DE19519753C2 - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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DE19519753C2 DE19519753A DE19519753A DE19519753C2 DE 19519753 C2 DE19519753 C2 DE 19519753C2 DE 19519753 A DE19519753 A DE 19519753A DE 19519753 A DE19519753 A DE 19519753A DE 19519753 C2 DE19519753 C2 DE 19519753C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Scanner zur Verwendung in einem Laserstrahldrucker oder anderen Einrichtungen.The present invention relates to an optical Scanner for use in a laser beam printer or other facilities.

Ein optischer Scanner, wie er in einem Laserstrahldrucker oder anderen Einrichtungen konventionell verwendet wird, umfaßt eine Lichtquelle wie z. B. einen Halbleiterlaser, eine Kollimatorlinse, die den von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl ausrichtet, einen rotierenden polygonalen Spiegel, der den ausgerichteten Lichtstrahl zum Scannen ablenkt, und eine bildgebende Linse, die das abgelenkte Licht fokussiert, um einen Strahlenpunkt auf einer Scanoberfläche zu bilden.An optical scanner like the one in a laser beam printer or other equipment is used conventionally, includes a light source such as B. a semiconductor laser, a Collimator lens, the one from the light source Beam of light aligns a rotating polygonal Mirror that scans the aligned light beam deflects, and an imaging lens that the deflected light focused around a beam spot on a scanning surface to build.

Optische Scanner mit einer Lichtquelle zur Abstrahlung eines Lichtstrahls und einem Ablenkmittel, das den Lichtstrahl ablenkt, während es mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit rotiert, bei denen mit einer bildgebenden Linse mit asphärischen Oberflächen in einem Hauptscanquerschnitt ein Strahlpunkt auf einer Scanoberfläche durch Fokussierung des Lichtstrahl, der von dem Ablenkmittel abgelenkt worden ist, gebildet wird, sind vielfältig bekannt geworden (vgl. z. B.: Akira Arimoto: Laser scanning system using a rotationally asymmetric aspheric surface, Applied optics, 20 Februar 1991, Vol. 30, Nr. 6, S. 699-703; US 5 329 399; US 5 128 795; US 4 971 411). Optical scanner with a light source for emitting a Light beam and a deflecting device that blocks the light beam distracts while doing it at uniform angular velocity rotates with those with an imaging lens aspherical surfaces in a main scan cross-section Beam spot on a scan surface by focusing the Light beam that has been deflected by the deflecting means have become known in a variety of ways (see e.g .: Akira Arimoto: Laser scanning system using a rotationally asymmetric aspheric surface, Applied optics, February 20, 1991, Vol. 30, No. 6, pp. 699-703; U.S. 5,329,399; U.S. 5,128,795; US 4 971 411).  

Eine bildgebende Linse muß die folgenden zwei aberrationalen Charakteristika aufweisen:
An imaging lens must have the following two aberrational characteristics:

  • A) einen spezifizierten negativen Wert an Verzeichnung, der nötig ist, ein Scannen bei gleichförmiger Geschwindigkeit zu erreichen, undA) a specified negative distortion value, which it is necessary to scan at a uniform speed reach, and
  • B) eine kleinere Feldkrümmung, welche die Strahlpunktgröße bis nahe zur Beugungsgrenze reduziert, um dadurch eine flache Bildebene bereitzustellen.B) a smaller field curvature, which is the beam spot size reduced to close to the diffraction limit, thereby creating a flat Provide image plane.

Die bildgebende Linse kann aus einem oder mehreren Linsenelementen zusammengesetzt sein. Falls gute Aberrationscharakteristika benötigt werden, werden viele Linsenelemente eingesetzt; wenn die Kosten wichtig sind, wird eine einzelne Linse verwendet. Um weiter verbesserte Aberrationscharakteristika zu erzielen, werden heute oft bildgebende Linsen mit einer asphärischen Oberfläche benutzt, wie typisch in JP-A-92/50908 gelehrt wird.The imaging lens can be one or more Lens elements can be composed. If good Aberration characteristics are needed, many Lens elements used; if the cost is important used a single lens. To further improve Achieving aberration characteristics are often today used imaging lenses with an aspherical surface, as typically taught in JP-A-92/50908.

Eine sphärische Linsenoberfläche hat bekanntlich an jeder Stelle die gleiche Krümmung. Demgegenüber hat eine asphärische Linsenoberfläche verschiedene, örtliche Krümmungen an unterschiedlichen Stellen. Daher weist die in JP-A-92/50908 beschriebene asphärische bildgebende Linse ein Problem dahingehend auf, daß, falls der sie passierende Lichtstrahl einen Durchmesser hat, der größer als ein gewisser Wert ist, sich die örtliche Krümmung selbst innerhalb eines Querschnitts des Strahls je nach der Stelle auf der asphärischen Oberfläche verändert. Im Ergebnis wird die Wellenfront des Strahles, der durch die asphärische Oberfläche einer Transformation unterlag, so gestört, daß die Bildcharakteristika beeinträchtigt werden, wodurch wiederum die Form des Strahlpunkts deformiert wird. Der Betrag an Asphärizität kann von einem Extrem, das eine vernachlässigbare Abweichung von einer sphärischen Oberfläche hat, zum anderen, das einen von Konkav nach Konvex oder umgekehrt wechselnden Beugungspunkt hat, im Zentrum der optischen Achse und auf beiden Kanten, reichen. Die Deformation des Strahlpunkts ist insbesondere im letzteren Fall merklich.It is well known that everyone has a spherical lens surface Make the same curvature. In contrast, one aspherical  Lens surface different local curvatures different places. Therefore, that in JP-A-92/50908 described aspherical imaging lens a problem in that if the beam of light passing through it has a diameter larger than a certain value, the local curvature itself within a Cross section of the beam depending on the location on the aspherical surface changed. As a result, the Wavefront of the beam through the aspherical Surface was subjected to a transformation, so disturbed that the Image characteristics are affected, which in turn the shape of the beam spot is deformed. The amount Asphericity can be from one extreme to one negligible deviation from a spherical surface has, on the other hand, one from concave to convex or reversely changing diffraction point, in the center of the optical axis and on both edges, range. The Deformation of the beam point is particularly the latter Case noticeable.

Mit den auf höhere Auflösung gerichteten kürzlichen Fortschritten in der Laserstrahldruckertechnologie besteht ein wachsender Bedarf an optischen Scannern, die noch kleinere Strahlpunkte bilden können. Ein Gaussstrahl bedeutet, daß, um einen kleineren Strahlpunkt mit einer Linse von einer bestimmten Brennweite zu erzeugen, ein Strahl mit einem breiteren Divergenzwinkel abgeblendet werden muß. Das bedeutet, daß eher ein Strahl großen Durchmessers als einer kleinen Durchmessers in die Linse eingeführt werden muß. Daher kann eine weitere Verbesserung des Auflösungsvermögens von Laserstrahldruckern nur unter Mühen erreicht werden, bevor nicht das im vorigen Absatz geschilderte Problem gelöst ist.With the recent ones aimed at higher resolution Advances in laser beam printer technology exist a growing need for optical scanners that still can form smaller beam spots. A gaussian ray means that to get a smaller beam spot with a lens to generate a beam with a certain focal length a wider divergence angle must be dimmed. The means a beam of large diameter rather than one small diameter must be inserted into the lens. Therefore, a further improvement in the resolving power can only be achieved with difficulty by laser beam printers, before not solving the problem outlined in the previous paragraph is.

Die in einem konventionellen optischen Scanner verwendete bildgebende Linse hat die folgenden Probleme. The one used in a conventional optical scanner Imaging lens has the following problems.  

  • 1. Die optische Vergrößerung der bildgebenden Linse in der Subscan Richtung ist im Zentrum und den beiden Kantenbereichen der Linse unterschiedlich, was zu einer uneinheitlichen Strahlpunktgröße in der Subscan-Richtung führt. Zusätzlich muß eine größere Zahl an Linsenelementen verwendet werden, um eine einheitliche optische Vergrößerung in der Subscan-Richtung zu erreichen.1. The optical magnification of the imaging lens in the Subscan direction is in the center and the two Edge areas of the lens differ, resulting in a inconsistent beam spot size in the subscan direction leads. In addition, a larger number of lens elements used for uniform optical magnification to reach in the subscan direction.
  • 2. Die Dicke der bildgebenden Linse in der Achsrichtung ist vergleichsweise größer als die Linsenhöhe in Subscan- Richtung, so daß interne Streuung dazu tendiert, während des Formens der Linse aus Kunststoff aufzutreten, was eine Versetzung des Brennpunktes oder Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika verursacht.2. The thickness of the imaging lens in the axial direction is comparatively larger than the lens height in subscans Direction so that internal dispersion tends to occur during the Forming the plastic lens to occur what a Relocation of the focus or impairment of the imaging characteristics.
  • 3. Der Hauptscanquerschnitt der bildgebenden Linse ist im Zentrum der Linse dick, jedoch an beiden Rändern schmal, und der Unterschied ist so groß, daß beim Formen der Linse aus Kunststoff das geschmolzene Polymer ungleichmäßig verläuft, so daß sich interne Streuung entwickelt.3. The main scan cross section of the imaging lens is in Center of lens thick, but narrow on both edges, and the difference is so big that when molding the lens out Plastic the molten polymer runs unevenly, so that internal dispersion develops.
  • 4. Da ein kollimierter Strahl in die bildgebende Linse eingeführt wird, muß diese eine große positive Brechungskraft aufweisen, jedoch ist dann die Dicke des Hauptscanquerschnitts der Linse im Zentrum so viel größer als an beiden Rändern, daß das Dickenprofil der Linse extrem ungleich ist.4. There is a collimated beam in the imaging lens is introduced, this must have a large positive refractive power have, but then the thickness of the Main scan cross section of the lens in the center so much larger than on both edges that the thickness profile of the lens is extreme is unequal.
  • 5. Lediglich zusammengesetzt aus axial symmetrischen Komponenten, hat die bildgebende Linse nur einen kleinen Freiheitsgrad bezüglich der Korrektur von Aberrationen und keine befriedigende Korrektur für Feldkrümmung und zum Scannen bei gleichförmiger Geschwindigkeit in sowohl der Haupt- als auch der Subscan-Richtung. Außerdem muß die bildgebende Linse aus einer größeren Zahl von Linsenelementen zusammengesetzt werden, um eine befriedigende Korrektur von Aberrationen zu erlangen.5. Merely composed of axially symmetrical Components, the imaging lens has only a small one Degree of freedom in correcting aberrations and no satisfactory correction for field curvature and Scan at uniform speed in both the Main as well as the subscan direction. In addition, the imaging lens from a larger number of lens elements  be composed to a satisfactory correction of To obtain aberrations.
  • 6. Falls die reflektierende Oberfläche der ablenkenden Elemente verkippt, wird die Scannzeile versetzt.6. If the reflective surface of the distracting If the elements are tilted, the scan line is moved.
  • 7. Da die bildgebende Linse eine konstante Krümmung in der Subscan-Richtung hat, kann die Feldkrümmung in dieser Richtung nicht adäquat reduziert werden. Auch muß die bildgebende Linse aus einer größeren Zahl von Linsenelementen aufgebaut sein, um sicherzustellen, daß die Feldkrümmung, die sich in der Subscan-Richtung entwickelt, hinreichend reduziert wird.7. Because the imaging lens has a constant curvature in the Has subscan direction, the field curvature can be in this Direction cannot be reduced adequately. The must also imaging lens from a larger number of lens elements be constructed to ensure that the field curvature developing in the subscan direction, sufficient is reduced.
  • 8. Eine an beiden Seiten aus gekrümmten Oberflächen gebildete bildgebende Linse bedingt hohe Produktionskosten und bedarf zusätzlich eines hohen Grads an Präzision bei der Ausrichtung der optischen Achsen der beiden Oberflächen.8. One formed on both sides from curved surfaces imaging lens requires high production costs and needs in addition a high degree of precision in the alignment the optical axes of the two surfaces.
  • 9. Falls der Subscanquerschnitt einer Oberfläche einer bildgebenden Linse linear ist, muß der Freiheitsgrad an optischem Design in der Subscan-Richtung für die Korrektur der Feldkrümmung aufgewendet werden und es ist nicht länger möglich, eine gleichförmige Strahlpunktgröße zu produzieren.9. If the subscan section of a surface of a imaging lens is linear, the degree of freedom must optical design in the subscan direction for correction the field curvature will be spent and it is no longer possible to produce a uniform beam spot size.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Scannner bereitzustellen, der eine bildgebende Linse mit asphärischen Oberflächen verwendet, deren Parameter eine spezifische Beziehung erfüllen, um befriedigende bildgebende Charakteristika ohne eine Deformation in der Form des Strahlpunktes sicherzustellen, während der Scanner zur Verwendung bei höherer Auflösung geeignet ist.It is therefore the object of the present invention to provide a to provide optical scanners that provide an imaging Lens with aspherical surfaces used, its parameters fulfill a specific relationship in order to be satisfactory imaging characteristics without deformation in shape to ensure the beam spot while the scanner is moving Use at higher resolution is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines optischen Scanners mit verbesserten Eigenschaften gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Details, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.This object is achieved by the provision according to an optical scanner with improved properties the independent claim 1 solved. More details,  Aspects and advantages of the present invention result from the dependent claims, the description and the Drawings.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf einen optischen Scanner, der eine Lichtquelle zum Ausstrahlen eines Lichtstrahles, Ablenkelemente, die, wenn sie mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit rotieren, den Lichtstrahl ablenken, und eine bildgebende Linse zur Bildung eines Strahlpunktes auf einer Scanoberfläche durch Fokussieren des Lichtstrahls, der durch die Ablenkelemente abgelenkt worden ist, aufweist, wobei die bildgebende Linse in Hauptscanrichtung eine asphärische Oberfläche hat, und die Verbesserung, bei der die Parameter e, n, w, und ρ, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, die folgende Bedingung erfüllen, aufweist:
The present invention relates generally to an optical scanner which has a light source for emitting a light beam, deflection elements which, when they rotate at a uniform angular velocity, deflect the light beam, and an imaging lens for forming a beam spot on a scanning surface by focusing the light beam, deflected by the deflecting elements, wherein the imaging lens has an aspherical surface in the main scanning direction, and the improvement in which the parameters e, n, w, and ρ relating to the aspherical surfaces satisfy the following condition , having:

wobei die Beziehung
being the relationship

gilt, und
ci(Vi): Krümmung der Linsenoberfläche Si auf Höhe vi über der optischen Achse;
ei: Entfernung zwischen Linsenoberflächen Si und der Scanoberfläche;
g: Hauptscanradius des Strahlpunktes bei Nullbildhöhe;
ni: Refraktiver Index der, die Linsenoberfläche Si bildenden, bildgebenden Linse;
Si: i-te Linsenoberfläche;
ui: Koeffizient, der anzeigt, ob die Linsenoberfläche Si eine Eintrittsfläche oder eine Austrittsfläche ist, mit
ui = 1 (Eintrittsoberfläche)
ui = -1 (Austrittsoberfläche)
vi(ys): Höhe über der optischen Achse des Punkts, an dem der Hauptstrahl bei Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert;
wi: Hauptscanquerschnittsradius eines Lichtstrahls auf der Linsenoberfläche Si, der längs der optischen Achse der Linsenoberfläche Si durchtritt;
y: Koordinate, welche die Höhe über der optischen Achse in der Hauptscanrichtung angibt;
ys: Bildhöhe auf der Scanoberfläche; und
ρi(Ys): Maß der Krümmungsänderung an dem Punkt, wo der Hauptstrahl bei Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert, berechnet durch Ableitung der Krümmung ci bezüglich y.
applies, and
c i (V i ): curvature of the lens surface S i at height v i above the optical axis;
e i : distance between lens surfaces S i and the scanning surface;
g: main scanning radius of the beam spot at zero image height;
n i : refractive index of the imaging lens forming the lens surface S i ;
S i : i th lens surface;
u i : coefficient that indicates whether the lens surface S i is an entrance surface or an exit surface with
u i = 1 (entrance surface)
u i = -1 (exit surface)
v i (ys): height above the optical axis of the point at which the main beam at image height y s crosses the lens surface S i ;
w i : main scan cross-sectional radius of a light beam on the lens surface S i , which passes along the optical axis of the lens surface S i ;
y: coordinate indicating the height above the optical axis in the main scanning direction;
y s : image height on the scanning surface; and
ρ i (Y s ): measure of the change in curvature at the point where the main beam at image height y s crosses the lens surface S i , calculated by deriving the curvature c i with respect to y.

In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung kann der optische Scanner jegliches der folgenden zusätzlichen Strukturmerkmale haben.In certain embodiments of the invention, the optical scanners any of the following additional Have structural features.

  • 1. Der Scanner erfüllt weiter die folgende Bedingung im effektiven Bereich des Hauptscanquerschnitts der Linsenoberfläche Si der bildgebenden Linse:
    wobei
    Δzi(y): Axiale Versetzung der Linsenoberfläche Si bei der Höhe y über der optischen Achse;
    bi: Entfernung eines Ablenkpunktes der Ablenkelemente von der Linsenoberfläche Si; und
    a: Entfernung eines Ablenkpunktes von der Scanoberfläche
    ist.
    1. The scanner further fulfills the following condition in the effective area of the main scan cross section of the lens surface S i of the imaging lens:
    in which
    Δz i (y): axial displacement of the lens surface S i at the height y above the optical axis;
    b i : distance of a deflection point of the deflection elements from the lens surface S i ; and
    a: Distance of a deflection point from the scanning surface
    is.
  • 2. Der Scanner erfüllt weiter die folgende Bedingung im Subscanquerschnitt der bildgebenden Linse:
    h/t < 2
    wobei
    t: Dicke der bildgebenden Linse in Richtung der optischen Achse; und
    h: Höhe der bildgebenden Linse in der Subscanrichtung
    ist.
    2. The scanner further fulfills the following condition in the subscan section of the imaging lens:
    h / t <2
    in which
    t: thickness of the imaging lens in the direction of the optical axis; and
    h: height of the imaging lens in the subscanning direction
    is.
  • 3. Der Scanner erfüllt weiter die folgende Bedingung im effektiven Bereich des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse:
    tmax/tmin < 2
    wobei
    tmax: Maximaldicke der bildgebenden Linse in Richtung der optischen Achse; und
    tmin: Minimaldicke der bildgebenden Linse in Richtung der optischen Achse
    ist.
    3. The scanner further fulfills the following condition in the effective area of the main scan cross section of the imaging lens:
    t max / t min <2
    in which
    t max : maximum thickness of the imaging lens in the direction of the optical axis; and
    t min : minimum thickness of the imaging lens in the direction of the optical axis
    is.
  • 4. Der in die bildgebende Linse eindringende Lichtstrahl ist im Hauptscanquerschnitt konvergent.4. The light beam penetrating the imaging lens is convergent in the main scan cross section.
  • 5. Die bildgebende Linse hat in Hauptscanrichtung und Subscanrichtung unterschiedliche Brechungskräfte.5. The imaging lens has the main scan direction and Subscanning device different refractive powers.

In der Ausführung gemäß 5) können der Ablenkpunkt und die Scanoberfläche im Subscanquerschnitt optisch konjugiert sein. In einer anderen Ausführung gemäß 5) kann die Krümmung eines Querschnitts parallel zum Subscanquerschnitt sich längs der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse in zumindest einer seiner Oberflächen kontinuierlich verändern.In the embodiment according to 5) the deflection point and the The scanning surface in the subscan section should be optically conjugated. In another embodiment according to 5), the curvature of a Cross section parallel to the subscan section along the Main scanning direction in the effective area of the imaging Lens in at least one of its surfaces continuously change.

Im letztgenannten Fall kann der Subscanquerschnitt in zumindest einer Oberfläche der bildgebenden Linse linear sein. Alternativ kann die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts sich längs der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse in ihren beiden Oberflächen kontinuierlich verändern.In the latter case, the subscan cut in linearly at least one surface of the imaging lens his. Alternatively, the curvature of one to Subscan section parallel section along the Main scanning direction in the effective area of the imaging Change the lens in its two surfaces continuously.

Mit diesen strukturellen Merkmalen weist die vorliegende Erfindung die folgenden herausragenden Funktionsvorzüge auf.With these structural features, the present one Invention the following outstanding functional advantages.

Die bildgebende Linse mit asphärischen Oberflächen ist so ausgelegt, das die sich auf die asphärische Oberfläche beziehenden Parameter die angegebene Relation erfüllen, wodurch die Form eines Hauptscanquerschnitts eines Strahlpunktes so ausgebildet ist, daß seine Deformation keine praktischen Probleme bereitet.The imaging lens with aspherical surfaces is like this designed to focus on the aspherical surface  related parameters meet the specified relation, whereby the shape of a main scan cross section of a Beam point is designed so that its deformation is none practical problems.

Die bildgebende Linse kann an eine bestimmte Form angepaßt sein, wodurch eine einheitliche optische Vergrößerung in der Subscanrichtung zwischen dem bildgebenden Punkt in der Umgebung der Ablenkfläche der Ablenkelemente und dem bildgebenden Punkt auf der Scanoberfläche erzielt wird, so daß sowohl die Strahlpunktgröße als auch die Auflösung gleichförmig sind.The imaging lens can be adapted to a specific shape be, creating a uniform optical magnification in the Subscanning direction between the imaging point in the Environment of the deflecting surface of the deflecting elements and the imaging point is achieved on the scanning surface, so that both the beam spot size and the resolution are uniform.

Auch kann der Querschnitt der bildgebenden Linse an eine bestimmte Form angepaßt sein, welche die Refraktivindexverteilung in einer zur Richtung der Strahlwanderung lotrechten Richtung verringert. Dies schützt wirksam vor einer Versetzung des Brennpunkts oder einer Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika.The cross section of the imaging lens can also be at a certain form, which the Refractive index distribution in one to the direction of the Beam migration perpendicular direction reduced. This protects effective before a focus or a shift Impairment of the imaging characteristics.

Die Form der Effektivfläche des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse kann eine solche Dicke t haben, daß die Tendenz eines geschmolzenen synthetischen Polymers, während der Ausformung ungleichmäßig zu fließen, gehemmt wird, um das Auftreten interner Streuung zu verhindern.The shape of the effective area of the main scan cross section imaging lens can have such a thickness t that the Molten synthetic polymer tendency while the formation to flow unevenly is inhibited to the Prevent internal scatter from occurring.

Auch ist der in die bildgebende Linse eingeführte Lichtstrahl im Hauptscanquerschnitt konvergent und daher benötigt die bildgebende Linse nur eine kleine Brechkraft. Im Ergebnis kann die Dicke der Linse fast zur Gleichförmigkeit gebracht werden.Also, the light beam is inserted into the imaging lens converged in the main scan cross section and therefore requires the imaging lens only a small refractive power. As a result the thickness of the lens can be brought almost to uniformity become.

Noch weiter kann die bildgebende Linse unterschiedliche Brechkraft in der Haupt- und Subscanrichtung haben, in welchem Fall die Korrektur von Aberrationen in der Hauptscanrichtung unabhängig von der Korrektur in Subscanrichtung vorgenommen werden kann. Dies trägt zu einem größeren Freiheitsgrad bei der optischen Konstruktion bei.The imaging lens can be further different Have power in the main and subscan directions in which case the correction of aberrations in the Main scan direction regardless of the correction in  Subscanning can be made. This contributes to one greater degree of freedom in the optical construction.

Der Ablenkpunkt und die Scanoberfläche können im Subscanquerschnitt optisch konjugiert sein. Daher wird sich, selbst wenn der rotierende polygonale Spiegel oder Linsenspiegel eine verkippende Reflektionsfläche hat, die Position des Strahlpunkts auf der Scanoberfläche in der Subscanrichtung nicht ändern und es wird zu keiner Versetzung der Scanzeile kommen.The deflection point and the scanning surface can be in the Subscan sections are optically conjugated. Therefore, even if the rotating polygonal mirror or Lens mirror has a tilting reflective surface that Position of the beam spot on the scan surface in the Do not change subscanning direction and there will be no transfer of the scan line are coming.

Die Austrittsoberfläche der bildgebenden Linse wird bevorzugterweise so ausgelegt, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts sich längs der Hauptscanrichtung im Effektivbereich der bildgebenden Linse kontinuierlich verändert, und somit kann die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts an jeder Stelle im Effektivbereich der bildgebenden Linse auf einen gewünschten Wert gesetzt werden. Dies erlaubt eine vollständige Korrektur der Feldkrümmung, die in der Subscanrichtung vorhanden sein kann.The exit surface of the imaging lens is preferably designed so that the curvature of one to Subscan section parallel section along the Main scanning direction in the effective area of the imaging lens continuously changing, and thus the curvature of a to the subscan section parallel section on each Place in the effective area of the imaging lens on one desired value can be set. This allows one complete correction of the curvature of the field in the Subscan direction can be present.

Eine der zwei Oberflächen der bildgebenden Linse kann im Subscanquerschnitt linear sein, was eine einfache Herstellung der bildgebenden Linse erlaubt und dadurch die Kosten ihrer Produktion senkt. Falls eine einzelne Linse zwei optisch gekrümmte Oberflächen hat, wird die Genauigkeit der relativen Positionen der optischen Achsen dieser zwei Oberflächen zum Problem, und ist die Erzielung einer strikten Ausrichtung zwischen den zwei optischen Achsen dennoch erforderlich. Wenn die bildgebende Linse jedoch als im Subscanquerschnitt planoconvexe Linse ausgelegt ist, muß eine solche Bedingung für den Subscanquerschnitt nicht erfüllt werden.One of the two surfaces of the imaging lens can be in the Subscan section to be linear, which is an easy manufacture the imaging lens allowed and thereby the cost of their Production lowers. If a single lens two optically has curved surfaces, the accuracy of the relative Positions of the optical axes of these two surfaces Problem, and is achieving strict alignment nevertheless required between the two optical axes. If however, the imaging lens as in the subscan section Planoconvex lens is designed to meet such a condition not be met for the subscan cut.

Schließlich können beide Oberflächen der bildgebenden Linse Krümmungen aufweisen, die sich im Subscanquerschnitt kontinuierlich verändern, wodurch ein zusätzlicher Freiheitsgrad im optischen Design in der Subscanrichtung bedingt wird. Somit kann vollständig konstante Strahlpunktgröße in der Subscanrichtung erzeugt werden.Finally, both surfaces of the imaging lens Have curvatures in the subscan section  change continuously, creating an additional Degree of freedom in optical design in the subscanning direction is conditioned. Thus, it can be completely constant Beam spot size can be generated in the subscanning direction.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:Various preferred embodiments and aspects of the present invention result from the following detailed description in conjunction with the attached Drawings in which:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Scanners gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a perspective view of an optical scanner according to a first embodiment of the present invention;

Fig. 2 ist ein Diagramm, daß zeigt, wie ein Lichtstrahl am in Beispiel 1 rotierend verwendeten Ablenkspiegel abgelenkt wird; Fig. 2 is a diagram showing how a light beam is deflected at the deflecting mirror used in Example 1;

Fig. 3a und 3b sind Diagramme, die die Strahlengänge der zwei Strahlen zeigen, die durch eine asphärische Linse durchtreten; Figures 3a and 3b are diagrams showing the beam paths of the two beams that pass through an aspherical lens;

Fig. 4a, 4b, und 4c sind Wellenformdiagramme, die die Intensitätsverteilung in einem Strahlenpunkt zeigen; Fig. 4a, 4b, and 4c are waveform diagrams showing the intensity distribution in a beam spot;

Fig. 5 ist ein Diagramm, welches das Intensitätsprofil eines sekundären "Peaks" eines Lichtstrahls zeigt; Fig. 5 is a graph showing the intensity profile of a secondary "peak" of a light beam;

Fig. 6 ist ein Querschnitt einer bildgebenden Linse in Subscanrichtung; Fig. 6 is a cross section of an imaging lens in the sub-scanning direction;

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches das Profil der Abkühlungsrate einer bildgebenden Linse zeigt; Fig. 7 is a graph showing the cooling rate profile of an imaging lens;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das zwei Verteilungen des refraktiven Index einer Kunststofflinse zeigt; Fig. 8 is a diagram showing two distributions of the refractive index of a plastic lens;

Fig. 9 ist ein Querschnitt einer gerippten bildgebenden Linse in der Subscanrichtung; Fig. 9 is a cross section of a ribbed imaging lens in the subscanning direction;

Fig. 10 ist ein Diagramm, welches das in Beispiel 1 verwendete Konzept der Optiken zeigt; Fig. 10 is a diagram showing the concept of optics used in Example 1;

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der in Beispiel 1 verwendeten Optiken zeigt; Fig. 11 is a cross sectional view showing the structure of the optics used in Example 1;

Fig. 12 ist eine Plotterdarstellung der Aberrationskurven, die mit einem optischen Scanner gemäß Beispiel 1 erhalten wurden; Fig. 12 is a plotter plot of the aberration curves obtained with an optical scanner according to Example 1;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Werte einer Beziehung von Krümmungsänderung und anderen zugeordneten Parametern zur bildgebenden Linse von Beispiel 1 aufzeichnet; Fig. 13 is a diagram which records the values of a relationship of change in curvature, and other parameters associated with the imaging lens of Example 1;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beträge an axialer Versetzung der Oberflächen der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse aufzeichnet; Fig. 14 is a graph plotting the amounts of axial displacement of the surfaces of the imaging lens used in Example 1;

Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Strahlpunktgröße, die in Beispiel 1 auftrat, aufzeichnet; Fig. 15 is a graph plotting the change in beam spot size that occurred in Example 1;

Fig. 16a bis 16e sind Diagramme, die verschiedene Formen der bildgebenden Linse, wenn mit "Verbiegung" hergestellt, illustrieren; FIG. 16a to 16e are diagrams showing different shapes of the imaging lens when fabricated with "bending", illustrate;

Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die den optischen Scanner gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 17 is a perspective view showing the optical scanner according to a second example of the present invention;

Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der in Beispiel 2 verwendeten Optik zeigt; Fig. 18 is a cross sectional view showing the structure of the optics used in Example 2;

Fig. 19 zeigt als Diagramm die Aberrationskurven, die mit der Optik von Beispiel 2 erhalten wurde; Fig. 19 is a graph showing the aberration curves obtained with the optics of Example 2;

Fig. 20 ist eine Plotterdarstellung der Werte einer Beziehung zwischen Krümmungsänderung und anderen assoziierten Parametern zur in Beispiel 2 verwendeten bildgebenden Linse; Fig. 20 is a plotter of the values of a relationship between change in curvature and other associated parameters to the imaging lens used in Example 2;

Fig. 21 ist ein Diagramm, das die Beträge der axialen Versetzung der Oberflächen der in Beispiel 2 verwendeten bildgebenden Linse aufzeichnet; und Fig. 21 is a graph plotting the amounts of axial displacement of the surfaces of the imaging lens used in Example 2; and

Fig. 22 ist eine Plotterdarstellung der Veränderung der Strahlpunktgröße, die in Beispiel 2 aufgetreten ist. Fig. 22 is a Plotterdarstellung the change in the beam spot size, which has occurred in Example 2.

Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.Exemplary embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying Drawings explained.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines optischen Scanners gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein von einer Lichtquelle (Halbleiterlaser) ausgehender Lichtstrahl 1 wird durch ein Blendendiaphragma 7 abgeblendet, mittels einer Kollimatorlinse 2 in einen etwas konvergenten Strahl umgewandelt und der Fokussierwirkung einer zylindrischen Linse 3 in lediglich der Subscanrichtung unterworfen. Der Begriff "Subscanrichtung" bedeutet eine Richtung, die parallel zur Rotationsachse der Ablenkelemente, wie einem rotierenden Linsenspiegel 4, ist. Eine zu sowohl der Subscanrichtung als auch der optischen Achse orthogonale Richtung wird als Hauptscanrichtung bezeichnet. Der Strahl fällt auf die Eintrittsfläche des rotierenden Linsenspiegels 4, der als Ablenkelement fungiert. Die Bildentstehung tritt nur in der Subscanrichtung in der Umgebung der reflektierenden Oberfläche auf. Der Strahl tritt, nachdem er von der reflektierenden Oberfläche reflektiert worden ist, durch die Austrittsfläche wieder aus. Beide Eintritts- und Austrittsflächen haben nur in der Hauptscanrichtung Brechungskraft und sind konkav- bzw. konvex-zylindrische Oberflächen. Die reflektierende Oberfläche des Linsenspiegels 4 ist flach. Der einfallende Strahl wird abgelenkt, während der Linsenspiegel 4 rotiert. Der abgelenkte Strahl wird dann der Fokussierwirkung einer bildgebenden Linse 5 unterworfen und bildet einen Strahlpunkt auf einer Scanoberfläche 6. Fig. 1 is a perspective view showing Example 1 shows the structure of an optical scanner according to the present invention. An outgoing from a light source (semiconductor laser) light beam 1 is stopped down by a Blendendiaphragma 7, converted into a slightly convergent beam by a collimator lens 2 and subjected to the focusing action of a cylindrical lens 3 in only the sub-scanning direction. The term “subscanning direction” means a direction that is parallel to the axis of rotation of the deflection elements, such as a rotating lens mirror 4 . A direction orthogonal to both the subscanning direction and the optical axis is referred to as the main scanning direction. The beam falls on the entry surface of the rotating lens mirror 4 , which acts as a deflection element. Image formation only occurs in the subscanning direction in the vicinity of the reflecting surface. The beam emerges through the exit surface after being reflected by the reflecting surface. Both entry and exit surfaces have refractive power only in the main scanning direction and are concave or convex-cylindrical surfaces. The reflective surface of the lens mirror 4 is flat. The incident beam is deflected while the lens mirror 4 rotates. The deflected beam is then subjected to the focusing action of an imaging lens 5 and forms a beam spot on a scanning surface 6 .

Fig. 2 zeigt, wie der Strahl abgelenkt wird, während der Linsenspiegel 4 rotiert. Die Eintrittsoberfläche Sa und die Austrittsoberfläche Sc des Linsenspiegels werden so ausgelegt, daß ein Strahl, der das Scanzentrum scannt, diese Oberflächen lotrecht durchquert. Die reflektierende Oberfläche Sb ist so ausgelegt, daß der Strahl, der das Scanzentrum scannt, auf diese Fläche in einem Winkel von 45° auftrifft. Die rotierende Achse 0 des Linsenspiegels 4 liegt in der Reflektionsoberfläche Sb und schneidet diese in einem Punkt, in dem derjenige Strahl, der das Scanzentrum scannt, reflektiert wird. Die optischen Achsen der Eintrittsoberfläche Sa und der Austrittsoberfläche Sc fallen mit dem Strahlengang desjenigen Strahles zusammen, der das Scanzentrum scannt. Der Linsenspiegel 4 rotiert um die Achse 0 und durchläuft nacheinander die Phasen I, II, und III, die durch die gestrichelte Linie, die durchgezogene Linie, bzw. die strichpunktierte Linie angezeigt sind. Während der Linsenspiegel 4 dergestalt rotiert, fällt der eintreffende Strahl L an unterschiedlichen Stellen in unterschiedlichen Winkeln auf die Eintrittsoberfläche Sa, worauf er von dieser gebrochen wird, um abgelenkt zu werden. Der Strahl wird von der reflektierenden Fläche Sb reflektiert, um in einem größeren Winkel abgelenkt zu werden und wird dann von der Austrittsoberfläche Sc gebrochen, so daß er als abgelenkter Strahl wiederaustritt, wie durch M1, M2, oder M3 symbolisiert. Fig. 2 shows how the beam is deflected while the lens mirror 4 is rotating. The entrance surface S a and the exit surface S c of the lens mirror are designed so that a beam that scans the scanning center crosses these surfaces perpendicularly. The reflecting surface S b is designed such that the beam that scans the scanning center strikes this surface at an angle of 45 °. The rotating axis 0 of the lens mirror 4 lies in the reflection surface S b and intersects it at a point at which the beam that scans the scanning center is reflected. The optical axes of the entrance surface S a and the exit surface S c coincide with the beam path of the beam that scans the scanning center. The lens mirror 4 rotates about the axis 0 and successively passes through phases I, II and III, which are indicated by the dashed line, the solid line and the dash-dotted line. While the lens mirror 4 rotates in this way, the incident beam L falls at different points at different angles on the entrance surface S a , whereupon it is refracted by the latter in order to be deflected. The beam is reflected by the reflecting surface S b to be deflected at a larger angle and is then refracted by the exit surface S c so that it emerges again as a deflected beam, as symbolized by M 1 , M 2 , or M 3 .

Der Aufbau der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse 5 wird in Fig. 9 im Querschnitt gezeigt und nunmehr detailliert beschrieben. Die Eintrittsoberfläche R1 und die Austrittsoberfläche R2 der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse 5 sind im Hauptscanquerschnitt asphärisch (der "Hauptscanquerschnitt" ist eine Ebene, welche die optische Achse beinhaltet und welche parallel zur Hauptscanrichtung ist). Diese asphärischen Oberflächen haben an unterschiedlichen Stellen verschiedene Krümmungen. Falls die Abweichung so groß ist, daß die Krümmung sogar innerhalb des Strahldurchmesserbereichs variiert, wird die Wellenfront des Strahls, die einer Umwandlung durch die asphärischen Oberflächen unterworfen wird, so gestört, daß sie nicht länger sphärisch ist und ihre bildgebenden Charakteristika werden beeinträchtigt. Um dieses Problem zu vermeiden, erfüllen die die Asphärizität betreffenden Parameter e, n, w, und ρ der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse 5 die folgenden Bedingung:
The structure of the imaging lens 5 used in Example 1 is shown in cross section in FIG. 9 and will now be described in detail. The entrance surface R 1 and the exit surface R 2 of the imaging lens 5 used in Example 1 are aspherical in the main scan cross section (the "main scan cross section" is a plane which contains the optical axis and which is parallel to the main scan direction). These aspherical surfaces have different curvatures at different points. If the deviation is so large that the curvature varies even within the beam diameter range, the wavefront of the beam which is subjected to conversion through the aspherical surfaces is disturbed so that it is no longer spherical and its imaging characteristics are impaired. To avoid this problem, the asphericity parameters e, n, w, and ρ of the imaging lens 5 used in Example 1 meet the following condition:

wobei die Beziehung
being the relationship

gilt, und
ci(vi): Krümmung der Linsenoberfläche Si auf Höhe vi über der optischen Achse;
ei: Abstand zwischen Linsenoberfläche Si und der Scanoberfläche;
g: Hauptscanradius des Strahlpunktes bei Nullbildhöhe;
ni: refraktiver Index der, die Linsenoberfläche Si bildenden, bildformenden Linse;
Si: i-te Linsenoberfläche;
ui: Koeffizient, der anzeigt, ob die Linsenoberfläche Si eine Eintritts- oder eine Austrittsoberfläche ist;
ui = 1 (Eintrittsoberfläche)
ui = -1 (Austrittsoberfläche)
vi(ys): Höhe des Punktes, an dem der Hauptstrahl bei Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert, über der optischen Achse;
wi: Hauptscanquerschnittsradius eines Lichtstrahls auf der Linsenoberfläche Si, der längs der optischen Achse von Linsenoberfläche Si läuft;
y: Koordinate, die die Höhe über der optischen Achse in der Hauptscanrichtung repräsentiert;
ys: Bildhöhe auf der Scanoberfläche; und
ρi(Ys): Maß der Änderung der Krümmung an dem Punkt, wo der Hauptstrahl bei Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert, berechnet durch Ableitung der Krümmung ci nach y,
ist.
applies, and
c i (v i ): curvature of the lens surface S i at height v i above the optical axis;
e i : distance between lens surface S i and the scan surface;
g: main scanning radius of the beam spot at zero image height;
n i : refractive index of the image-forming lens forming the lens surface S i ;
S i : i th lens surface;
u i : coefficient indicating whether the lens surface S i is an entrance or an exit surface;
u i = 1 (entrance surface)
u i = -1 (exit surface)
v i (y s ): height of the point at which the main beam crosses the lens surface S i at image height y s , above the optical axis;
w i : main scan cross-sectional radius of a light beam on the lens surface S i , which runs along the optical axis of the lens surface S i ;
y: coordinate representing the height above the optical axis in the main scanning direction;
y s : image height on the scanning surface; and
ρ i (Y s ): measure of the change in curvature at the point where the main beam at image height y s crosses the lens surface S i , calculated by deriving the curvature c i to y,
is.

Innerhalb dieses Designs wird die Form des Strahlpunkts nur wenig deformiert, so daß keine praktischen Probleme auftreten. Eine bestimmte Prozedur der Berechnungen wird unten angegeben, um diesen Punkt im Hinblick auf ein typisches Beispiel zu beweisen. Wie Fig. 3a zeigt, sei der Einfachheit halber angenommen, daß die Eintrittsoberfläche Sd der bildgebenden Linse 5 flach ist, während die Austrittsoberfläche Se paraxial flach ist, mit der Ausnahme, daß sie mit einer asphärischen Verrückung versehen ist. Ein paralleler Strahl tritt längs der optischen Achse durch die bildgebende Linse 5. Der Hauptscanquerschnittsradius des Strahles an der Austrittsoberfläche Se wird mit w bezeichnet. Der Querschnittsradius w des Strahls bedeutet den Radius einer geometrischen Form, die durch Verbinden der Punkte im Querschnitt des Strahls gebildet wird, wo die Strahlintensität = 1/e2 der Intensität im Zentrum des Strahls ist. Der Punkt, an dem die Austrittsoberfläche Se die optische Achse kreuzt, wird als der Ursprung angesetzt, und die z-Achse erstreckt sich längs der optischen Achse, während sich die y-Achse in einer Richtung normal zu der optischen Achse erstreckt. Oberflächen mit variabler Krümmung sind durch eine Kurve 3. Grades repräsentiert. Daher kann die Austrittsoberfläche Se ausgedrückt werden als:
Within this design, the shape of the beam spot is deformed little so that there are no practical problems. A specific procedure of the calculations is given below to prove this point with a typical example. As shown in Fig. 3a, it is assumed for the sake of simplicity that the entrance surface S d of the imaging lens 5 is flat, while the exit surface S e is paraxially flat, except that it is provided with an aspherical displacement. A parallel beam passes through the imaging lens 5 along the optical axis. The main scan cross-sectional radius of the beam at the exit surface S e is denoted by w. The cross-sectional radius w of the beam means the radius of a geometric shape that is formed by connecting the points in the cross-section of the beam where the beam intensity = 1 / e 2 of the intensity at the center of the beam. The point at which the exit surface S e crosses the optical axis is taken as the origin, and the z-axis extends along the optical axis, while the y-axis extends in a direction normal to the optical axis. Surfaces with a variable curvature are indicated by a curve 3 . Degrees represents. Therefore, the exit surface S e can be expressed as:

z = ky3
z = ky 3

wobei k eine Konstante istwhere k is a constant

Dann ist die Änderung in der Krümmung ρ ist paraxial eine kubische Ableitung von z nach y, wie ausgedrückt durch:
Then the change in curvature ρ is paraxial a cubic derivative from z to y, as expressed by:

ρ = 6kρ = 6k

Wenn man berücksichtigt, daß der Strahl eine Dicke mit dem Radius w hat, kann er als ein Bündel von Einzelstrahlen aufgefaßt werden. Basierend auf dieser Annahme sei der Einzelstrahl N, der an dem Punkt um einen Abstand w abseits der optischen Achse durchtritt, verfolgt. Falls die Austrittsoberfläche Se sich um 3kw2 auf der Höhe w über der optischen Achse neigt und falls die bildgebende Linse 5 einen refraktiven Index von n hat, ist der Winkel α, den der von der Austrittsoberfläche Se ausgehende Einzelstrahl mit der optischen Achse bildet, näherungsweise ausgedrückt durch:

α = 3kw2(n - 1)
If one takes into account that the beam has a thickness with the radius w, it can be interpreted as a bundle of individual beams. Based on this assumption, let the individual beam N, which passes through the distance a distance w away from the optical axis, be followed. If the exit surface S e inclines by 3kw 2 at the height w above the optical axis and if the imaging lens 5 has a refractive index of n, the angle α is the single beam emanating from the exit surface S e with the optical axis , approximately expressed by:

α = 3kw 2 (n - 1)

Daher ist das Maß der Veränderung der Krümmung ρ mit dem Winkel α verknüpft durch:
The degree of change in curvature ρ is therefore linked to angle α by:

α = ρw2(n - 1)/2α = ρw 2 (n - 1) / 2

Die Stelle U, an der der Einzelstrahl N eine Ebene 9 durchschneidet, welche von der Austrittsoberfläche Se einen Abstand q entfernt ist, weicht von der Stelle T ab, wo derselbe Einzelstrahl die Ebene 9 durchschnitte, falls die Austrittsoberfläche keine asphärische Verrückung hätte, und die Abweichung m wird gegeben durch:
The point U, at which the single beam N intersects a plane 9 , which is a distance q away from the exit surface S e , deviates from the point T, where the same single beam intersected the plane 9 , if the exit surface had no aspherical displacement, and the deviation m is given by:

m = ρqw2(n - 1)/2m = ρqw 2 (n - 1) / 2

Der zentrale Einzelstrahl bewegt sich unmittelbar auf der optischen Achse, ohne irgendwelche Versetzungen in der Y- Richtung zu erfahren. Die obenstehenden Berechnungen zeigen, daß, falls der Strahl mit dem Radius w als ein Bündel von Einzelstrahlen aufgefaßt wird, ein Einzelstrahl veranlaßt wird, auf der Ebene 9 um eine Oberfläche abzuweichen, deren Krümmung sich mit dem Maß ρ ändert, wobei die Maximalabweichung gleich m ist.The central single beam moves directly on the optical axis without experiencing any dislocations in the Y direction. The above calculations show that if the beam with radius w is interpreted as a bundle of individual beams, a single beam is caused to deviate on plane 9 to a surface whose curvature changes with dimension ρ, the maximum deviation being equal to m is.

Die obenstehenden Erläuterungen betreffen den Fall, in dem ein paralleler Strahl die Ebene 9 erreicht, ohne einen Strahlpunkt zu bilden. In der Praxis sollte der Strahl idealerweise in einem Punkt auf der Scanoberfläche 6 fokussieren, und Fig. 3b zeigt, was passiert, wenn ein Strahl, der in einem Punkt auf der Scanoberfläche 6 fokussiert, eine bildgebende Linse mit einer asphärischen Verrückung passiert. Wie in Fig. 3a ist die Austrittsoberfläche Se der bildgebenden Linse 5 asphärisch. Falls der Abstand zwischen der Austrittsoberfläche Se und der Scanoberfläche 6 mit e bezeichnet wird, weicht die Stelle U, an der der Einzelstrahl N die Scanoberfläche 6 durchschneidet, von der Position T, an der derselbe Strahl die Scanebene 6 durchschnitte, falls die Austrittsoberfläche Se keine sphärische Verrückung hätte, ab, und diese Abweichung m ergibt sich als:
The above explanations relate to the case in which a parallel beam reaches plane 9 without forming a beam point. In practice, the beam should ideally focus at a point on the scanning surface 6 , and Fig. 3b shows what happens when a beam focusing at a point on the scanning surface 6 passes through an imaging lens with an aspherical shift. As in FIG. 3a, the exit surface S e of the imaging lens 5 is aspherical. If the distance between the exit surface S e and the scan surface 6 is designated by e, the point U at which the single beam N intersects the scan surface 6 deviates from the position T at which the same beam intersected the scan plane 6 if the exit surface S e would not have a spherical displacement, and this deviation m results as:

m = ρew2(n - 1)/2m = ρew 2 (n - 1) / 2

Falls die Abweichung m übermäßig groß ist, werden die individuellen Einzelstrahlen im Strahl nicht in einem Punkt auf der Scanoberfläche 6 zusammenfallen, selbst falls ein Brennpunkt auf dieser Oberfläche gelegen ist und stattdessen wird ein verformter Strahlpunkt auftreten, dessen bildgebende Charakteristika beeinträchtigt sind.If the deviation m is excessively large, the individual individual beams in the beam will not coincide at one point on the scanning surface 6 , even if there is a focal point on this surface, and instead a deformed beam point will occur, the imaging characteristics of which are impaired.

Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Einzelstrahlabweichung m auf der Scanoberfläche 6 und die verformte Form des Strahlpunktes auf der Grundlage der Ergebnisse einer Simulation diskutiert. Der Buchstabe g wird hierbei verwendet, um den Radius des Strahlpunkts auf der Scanoberfläche 6 auszudrücken. Der Ausdruck "Radius des Strahls" bedeutet den Radius einer geometrischen Form, die durch Verbindung der Punkte, an denen die Strahlintensität = 1/e2 der Intensität im Zentrum des Strahls ist, erhalten wird. Das Profil der Querschnittsintensität des Strahlpunkts wird im wesentlichen nur durch das Verhältnis von Einzelstrahlabweichung m und Strahlpunktradius g bestimmt (m/g). Wie in den Fig. 4a, 4b, und 4c gezeigt, ist der steigende Wert von m/g von einem entsprechenden Anstieg im sekundären Peak F auf der Seite des Strahls begleitet. Fig. 5 ist ein Diagramm, in dem die Intensität des sekundären Peaks relativ zur zentralen Intensität des Strahles gegen m/g aufgetragen ist. Falls die Intensität des sekundären Peaks ansteigt, werden benachbarte Bildpunkte auch vom Strahl angeleuchtet, so daß das Auflösungsvermögen des optischen Scanners beeinträchtigt wird. Zusätzlich wird ein Laserdrucker, der diesen optischen Scanner verwendet, verschwommene Drucke produzieren. Im Falle eines aus feinen Bildpunkten zusammengesetzten Druckmusters wird der Kontrast sinken, so daß die Druckqualität schlecht ist. Gemäß dem Experiment, das die Erfinder durchgeführt haben, sollte die Intensität des sekundären Peaks vorzugsweise kleiner sein als 1/e2 der zentralen Intensität, um befriedigende bildgebende Charakteristika für den optischen Scanner sicherzustellen und um befriedigende Bildqualität mit einem Laserstrahldrucker zu garantieren. Daher sollte, gemäß Fig. 5, die folgende Bedingung vorteilhafterweise erfüllt sein:
Next, the relationship between the single beam deviation m on the scanning surface 6 and the deformed shape of the beam spot based on the results of a simulation will be discussed. The letter g is used here to express the radius of the beam spot on the scanning surface 6 . The term "radius of the beam" means the radius of a geometric shape obtained by connecting the points at which the beam intensity = 1 / e 2 of the intensity at the center of the beam. The profile of the cross-sectional intensity of the beam point is essentially only determined by the ratio of the individual beam deviation m and the beam point radius g (m / g). As shown in Figures 4a, 4b, and 4c, the increasing value of m / g is accompanied by a corresponding increase in the secondary peak F on the beam side. Figure 5 is a graph plotting the intensity of the secondary peak relative to the central intensity of the beam against m / g. If the intensity of the secondary peak increases, neighboring pixels are also illuminated by the beam, so that the resolving power of the optical scanner is impaired. In addition, a laser printer using this optical scanner will produce blurry prints. In the case of a print pattern composed of fine pixels, the contrast will decrease, so that the print quality is poor. According to the experiment carried out by the inventors, the intensity of the secondary peak should preferably be less than 1 / e 2 of the central intensity in order to ensure satisfactory imaging characteristics for the optical scanner and to guarantee satisfactory image quality with a laser beam printer. Therefore, according to FIG. 5, the following condition should advantageously be fulfilled:

|m|/g < 2,5
| m | / g <2.5

und somit:
and thus:

|ρ|ew2(n - 1)/2g < 2,5| ρ | ew 2 (n - 1) / 2g <2.5

Falls der optische Scanner in einem Farbdrucker oder anderen Druckern, die sogar noch feinere Tonwertabstufungen benötigen, verwendet werden soll, ist der Wert von |m|/g wünschenswerterweise viel kleiner.If the optical scanner is in a color printer or other Printers that have even finer tonal gradations need to be used is the value of | m | / g desirably much smaller.

Falls mehr als eine asphärische Oberfläche verwendet wird, ist die Abweichung des Einzelstrahls auf der Scanoberfläche die Akkumulation der Abweichungen, die sich aus den Änderungen in den Krümmungen der jeweiligen asphärischen Oberflächen ergeben, vorausgesetzt, daß die Richtung, in welcher Einzelstrahlen reflektiert werden, zwischen den Eintritts- und Austrittsoberflächen differiert. Somit sollte, unter Verwendung des Koeffizienten u, der bestimmt, ob eine bestimmte Linsenoberfläche die Eintritts- oder Austrittsoberfläche ist, die bildgebende Linse die folgende Bedingung erfüllen:
If more than one aspherical surface is used, the deviation of the single beam on the scan surface is the accumulation of the deviations resulting from the changes in the curvatures of the respective aspherical surfaces, provided that the direction in which single beams are reflected is between the Entry and exit surfaces differ. Thus, using the coefficient u that determines whether a particular lens surface is the entrance or exit surface, the imaging lens should meet the following condition:

wobei
in which

ui = 1 (Eintrittsoberfläche)
u i = 1 (entrance surface)

ui = -1 (Austrittsoberfläche)
ist.
u i = -1 (exit surface)
is.

Falls die bildgebende Linse eine gleichförmige Dicke hat und die Eintrittsoberfläche dieselbe Geometrie wie die Austrittsoberfläche aufweist, werden sich die Auswirkungen der Änderungen der Krümmung an der Eintritts- und Austrittsoberfläche gegenseitig aufheben, so daß die Einzelstrahlen keiner Abweichung unterliegen.If the imaging lens has a uniform thickness and the entrance surface has the same geometry as that Has exit surface, the impact of changes in curvature at the entrance and Pick up the exit surface so that the Individual rays are not subject to any deviation.

Während der vorstehende Schluß sich auf einen axialen Strahl bezieht, gilt er auch für extraaxiale schräge Strahlen, wobei die folgende Bedingung erfüllt sein muß:
While the above conclusion refers to an axial ray, it also applies to extra-axial oblique rays, whereby the following condition must be met:

wobei die Beziehung
being the relationship

gilt, und
ys: Bildhöhe auf der Scanoberfläche;
vi(ys): Höhe über der optischen Achse des Punktes, an dem der Hauptstrahl bei Bildhöhe y die Linsenoberfläche Si passiert; und
ci(vi): Krümmung der Linsenoberfläche Si bei Höhe vi über der optischen Achse;
ist.
applies, and
y s : image height on the scanning surface;
v i (y s ): height above the optical axis of the point at which the main beam passes the lens surface S i at image height y; and
c i (v i ): curvature of the lens surface S i at height v i above the optical axis;
is.

Es sollte hier erwähnt werden, daß die asphärisch bildgebende Linse zur Verwendung in einem optischen Scanner gemäß der vorliegenden Erfindung wünschenswerterweise durch Gießen von Kunststoffen hergestellt wird, weil dadurch die asphärische Oberfläche leicht und mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Ist jedoch die Abkühlungsrate während des Gießvorganges einer Linse mit Kunststoff ungleichmäßig, kann manchmal interne Streuung auftreten, die ein ungleichmäßiges Refraktionsindexprofil erzeugt. Daher haben die Erfinder Bedingungen untersucht, unter denen die Indexverteilung kein Problem darstellen würde. Wie Fig. 6 zeigt, wird der Einfachheit halber angenommen, daß der Subscanquerschnitt der bildgebenden Linse 5 rechteckig ist (der Subscanquerschnitt ist eine Ebene, die die optische Achse einschließt und die parallel zur Subscanrichtung ist). Die Linse hat eine Dicke t in axialer Richtung und eine Höhe h in Subscanrichtung. Es wird angenommen, daß der Ursprungspunkt der Koordinaten im Zentrum des Querschnitts der Linse liegt und daß sich die z- Achse in axialer Richtung erstreckt. während sich die x-Achse in Subscanrichtung erstreckt.It should be mentioned here that the aspherical imaging lens for use in an optical scanner according to the present invention is desirably made by molding plastics because it enables the aspherical surface to be manufactured easily and at low cost. However, if the cooling rate is uneven during the molding process of a lens with plastic, internal scattering can sometimes occur, creating an uneven refractive index profile. Therefore, the inventors examined conditions under which index distribution would not pose a problem. As shown in Fig. 6, it is assumed for the sake of simplicity that the subscan section of the imaging lens 5 is rectangular (the subscan section is a plane that includes the optical axis and that is parallel to the subscanning direction). The lens has a thickness t in the axial direction and a height h in the subscanning direction. It is assumed that the point of origin of the coordinates lies in the center of the cross section of the lens and that the z-axis extends in the axial direction. while the x-axis extends in the subscanning direction.

Bei einem rechtwinkeligen Querschnitt sind die mit der Kühlung verbundenen isothermen Kurven im wesentlichen zur Längsrichtung parallel und daher ist das Refraktivindexprofil im wesentlichen gleichförmig in Längsrichtung, jedoch tritt in einer zu dieser Längsrichtung senkrechten Richtung eine Indexverteilung auf. Die Indexverteilung längs des Strahlenwegs hat keine Effekte auf die Darstellungscharakteristika der bildgebenden Linse, jegliche Indexverteilung, die in der senkrechten Richtung auftritt, führt jedoch zu einer Verschiebung des Brennpunkts oder beeinträchtigt die Darstellungscharakteristika. Daher werden die Auswirkungen der Indexverteilung mit abnehmender Dicke t und zunehmender Höhe h abnehmen.With a right-angled cross-section, those with the Cooling isothermal curves essentially used for Longitudinal direction parallel and therefore the refractive index profile essentially uniform in the longitudinal direction, however occurs in a direction perpendicular to this longitudinal direction Index distribution on. The index distribution along the Radiation path has no effects on the Imaging characteristics of the imaging lens, any Index distribution that occurs in the vertical direction however, results in a shift in focus or affects the display characteristics. Therefore  the effects of index distribution with decreasing thickness t and decrease in height h.

Um zu bestimmen, wie die Abkühlungsrate innerhalb der Linse mit dem Verhältnis ihrer Höhe h und Dicke t variieren kann, wurde eine numerische Analyse durchgeführt. Beim angenommen Modell wurde die Linse, die eine Ausgangstemperatur T1 hatte, in einer Umgebung der Temperatur T2 abgekühlt. Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Abkühlungszeit, die an jedem Punkt auf der x-Achse benötigt wurde, um eine Zwischentemperatur von T1 und T2, nämlich T3 = (T1 + T2)/2, zu erreichen. Die horizontale Achse des Graphen ist die auf h/2, d. h. die Hälfte der Linsenhöhe, normalisierte x- Koordinate, wobei 2x/h = 0 das Zentrum der Linse und 2x/h = 1 eine Kante der Linse in Richtung ihrer Dicke repräsentiert. Die vertikale Achse ist auf die Abkühlzeit im Zentrum eines Querschnitts der Linse in Richtung ihrer Dicke (in ihrem Ursprung) normalisiert. Somit zeigt Fig. 7 die Profile der Abkühlzeiten in einer zur Strahlweg normalen Richtung. Offensichtlich nähert sich die Abkühlzeit, je größer der Wert von h/t ist, einem konstanten Wert in der Nähe des Zentrums der Linse, wodurch ein einheitlicheres Profil der Abkühlungsrate erzielt wird.A numerical analysis was carried out to determine how the cooling rate within the lens can vary with the ratio of its height h and thickness t. In the assumed model, the lens, which had an initial temperature T1, was cooled in an environment of the temperature T2. Figure 7 is a graphical representation of the cooling time required at each point on the x-axis to reach an intermediate temperature of T1 and T2, namely T3 = (T1 + T2) / 2. The horizontal axis of the graph is the x coordinate normalized to h / 2, ie half the lens height, where 2x / h = 0 represents the center of the lens and 2x / h = 1 an edge of the lens in the direction of its thickness. The vertical axis is normalized to the cooling time at the center of a cross-section of the lens in the direction of its thickness (at its origin). Thus, Fig. 7 shows the profiles of the cooling in a direction normal to the beam path direction. Obviously, the larger the value of h / t, the cooling time approaches a constant value near the center of the lens, thereby achieving a more uniform profile of the cooling rate.

Fig. 8 zeigt die Refraktivindexverteilungen, die tatsächlich auf Kunststofflinsen gemessen wurden, welche per Spritzguß hergestellt wurden. Zwei Werte, 0,53 und 1,88, wurden für h/t verwendet. Die horizontale Achse ist die auf h/t normalisierte x-Koordinate, und auf der vertikalen Achse ist der Betrag von Indexvariation aufgetragen, der auf den refraktiven Index auf der optischen Achse bezogen ist. Wenn h/t = 0,53, veränderte sich der refraktive Index nahe der optischen Achse und ein Experiment mit einem tatsächlichen Strahlendurchgang zeigte, daß die Indexverteilung bewirkte, daß die Linse als eine konkave Linse, wie bei einer "Gradientenindex"-Linse, arbeitete, mit der daraus resultierenden Versetzung des Brennpunkts und Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika. Wenn andererseits h/t = 1,88, war der refraktive Index nahe der optischen Achse im wesentlichen konstant, so daß es bei Durchtritt eines Lichtstrahls weder eine Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika noch eine Verschiebung des Brennpunktes gibt. Figure 8 shows the refractive index distributions that were actually measured on plastic lenses that were injection molded. Two values, 0.53 and 1.88, were used for h / t. The horizontal axis is the x coordinate normalized to h / t, and the amount of index variation is plotted on the vertical axis, which is related to the refractive index on the optical axis. When h / t = 0.53, the refractive index changed near the optical axis and an experiment with an actual beam passage showed that the index distribution caused the lens to act as a concave lens, such as a "gradient index" lens , with the resulting shifting of the focal point and impairment of the imaging characteristics. On the other hand, when h / t = 1.88, the refractive index near the optical axis was substantially constant, so that when a light beam was passed, there was no deterioration in the imaging characteristics and no shift in the focus.

Somit wurde erstens mit steigendem Wert von h/t eine gleichförmige Verteilung nahe dem Zentrum der Linse erreicht und wurden zweitens gute Resultate erhalten, wenn h/t = 1,88 war. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen ist h/t wünschenswerterweise gleich oder größer als 1,88 (h/t ≧ 1,88). Da Meßfehler und Abweichungen der Charakteristika bei praktischen Anwendungen berücksichtigt werden müssen, ist es wünschenswert, daß beim Subscanquerschnitt der in Fig. 6 gezeigten bildgebenden Linse 5 das Verhältnis von h (der Höhe der Linse in Subscanrichtung) zu t (die Höhe der Linse in axialer Richtung) einen Wert größer als 2 hat (h/t < 2). Bei Erfüllung dieser Bedingung ist sichergestellt, daß die Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika der Linse und die Verschiebung des Brennpunktes bis zu einem Maß unterdrückt werden, daß keine praktischen Problem bereitet.Thus, firstly, with increasing h / t, a uniform distribution near the center of the lens was achieved, and secondly, good results were obtained when h / t = 1.88. Taking these facts into account, h / t is desirably equal to or greater than 1.88 (h / t ≧ 1.88). Since measurement errors and deviations in the characteristics must be taken into account in practical applications, it is desirable that in the subscan section of the imaging lens 5 shown in FIG. 6 the ratio of h (the height of the lens in the subscanning direction) to t (the height of the lens in the axial direction Direction) has a value greater than 2 (h / t <2). If this condition is met, it is ensured that the deterioration of the imaging characteristics of the lens and the shift of the focal point are suppressed to an extent that no practical problem arises.

Die obere Grenze von h/t hängt vom handwerklichen Vermögen, der Produktivität und den Kosten der Linsenherstellung ab. Im allgemeinen wird h/t kleiner als 50 angesetzt (h/t < 50).The upper limit of h / t depends on the handicraft assets, productivity and the cost of lens manufacturing. in the in general, h / t is set to less than 50 (h / t <50).

Kunststofflinsen sind üblicherweise mit um ihren Effektivbereich herumliegenden Rippen versehen, damit verbesserte Stabilität und Gießbarkeit sichergestellt sind. Die Beziehung h/t < 2 gilt selbst dann, wenn h solche Rippen beinhaltet, die durch Bezugszeichen 5 in Fig. 9 gekennzeichnet sind, und es werden bei ihrer Einhaltung ähnliche Ergebnisse erzielt. Plastic lenses are usually provided with ribs around their effective area to ensure improved stability and castability. The relationship h / t <2 applies even if h contains such ribs, which are identified by reference number 5 in FIG. 9, and similar results are obtained if they are observed.

Eine andere, von Kunststofflinsen zu erfüllende Bedingung ist, daß ihre Dicke so gleichförmig wie möglich sein soll, da unregelmäßige Dicke eine Ursache innerer Streuung ein kann. Falls die Dicke t einer bildgebenden Linse beim Gießvorgang mit Kunststoff im effektiven Bereich des Hauptscanquerschnitts stark variiert, wird das geschmolzene Polymer während des Gießens ungleich fließen, wodurch interne Streuung verursacht wird. Um dieses Problem zu vermeiden, ist die bildgebende Linse im Beispiel 1 so ausgelegt, daß in ihrem effektiven Bereich das Verhältnis zwischen Maximaldicke der Linse in axialer Richtung (tmax) und ihrer Minimaldicke (tmin) in derselben Richtung kleiner als 2 ist (tmax/tmin < 2). Bei Erfüllung dieser Bedingung kann die in der bildgebenden Linse auftretende innere Streuung auf ein Maß gesenkt werden, das keine praktischen Probleme bereitet. Im Idealfall ist tmax/tmin gleich der Einheit (1) und somit ist die Erfüllung der Beziehung 1 ≦ tmax/tmin < 2 wünschenswert.Another condition to be met by plastic lenses is that their thickness should be as uniform as possible, since irregular thickness can be a cause of internal dispersion. If the thickness t of an imaging lens varies greatly during the molding process with plastic in the effective area of the main scan cross-section, the molten polymer will flow unevenly during casting, causing internal scattering. In order to avoid this problem, the imaging lens in Example 1 is designed so that the effective range of the ratio between the maximum thickness of the lens in the axial direction (t max ) and its minimum thickness (t min ) in the same direction is less than 2 (t max / t min <2). If this condition is met, the internal scattering occurring in the imaging lens can be reduced to a level that does not cause any practical problems. Ideally, t max / t min is equal to the unit ( 1 ) and thus the fulfillment of the relationship 1 ≦ t max / t min <2 is desirable.

Ein anderes Merkmal des optischen Scannners gemäß Beispiel 1 ist, daß ein der bildgebenden Linse zugeführter Strahl im Hauptscanquerschnitt konvergent ist. Falls der auf die bildgebende Linse einfallende Strahl in Hauptscanrichtung parallel oder divergent ist, muß die bildgebende Linse eine positive Linse von großer Brechungskraft sein, um den Strahl auf die Scanoberfläche zu fokussieren, jedoch hat die bildgebende Linse dann ein extrem ungleichmäßiges Dickenprofil im Hauptscanquerschnitt. Um dieses Problem zu vermeiden, wird der in die bildgebende Linse eingeführte Strahl des Beispiels 1 so angepaßt, daß er im Hauptscanquerschnitt konvergent ist, so daß die bildgebende Linse nur geringe Brechkraft hat, um ihre möglichst gleichförmige Dicke sicherzustellen.Another feature of the optical scanner according to Example 1 is that a beam supplied to the imaging lens in the The main scan cross section is convergent. If that on the imaging lens incident beam in the main scanning direction parallel or divergent, the imaging lens must be one positive lens of great refractive power to the beam to focus on the scan surface, but the imaging lens then an extremely uneven Thickness profile in the main scan cross section. To solve this problem is avoided, the one inserted into the imaging lens Adjusted beam of Example 1 so that it in The main scan cross section is convergent, so that the imaging Lens has low refractive power to its possible ensure uniform thickness.

Es sollte auch angemerkt werden, daß die in Beispiel 1 verwendete bildgebende Linse eine anamorphe Linse ist, die in Haupt- und Subscanrichtung unterschiedliche axiale Brechkraft hat. Dieses Merkmal erlaubt die Korrektur von Aberrationen in der Hauptscanrichtung unabhängig von der Korrektur in der Subscanrichtung, wodurch ein größerer Spielraum des optischen Designs verfügbar ist, die sicherstellt, daß die Krümmung des Feldes in sowohl der Haupt- als auch der Subscanrichtung reduziert werden kann, während die Fähigkeit zum Scannen bei gleichförmiger Geschwindigkeit verbessert wird. Wie bereits erwähnt, hat die in Beispiel 1 verwendete bildgebende Linse den Vorteil, das die Form des Strahlpunktes in der Hauptscanrichtung nur wenig verformt ist, um befriedigende bildgebende Charakteristika zu erhalten. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines optischen Scanners mit zufriedenstellenden bildgebenden Charakteristika selbst dann, wenn die bildgebende Linse aus axial symmetrischen Oberflächen aufgebaut ist. Ein bemerkenswerter Vorteil der Verwendung einer anamorphen bildgebenden Linse ist, daß aberrationale Korrektur in der Hauptscanrichtung unabhängig von derjenigen in der Subscanrichtung durchgeführt werden kann und daß die Feldkrümmung in beiden Scanrichtungen weiter reduziert werden kann. Wenn die Feldkrümmung klein ist, kann der Strahl auf einen Durchmesser abgeblendet werden, der nahe an der Diffraktionsgrenze liegt, und jegliche Deformation des Strahlpunktes oder jegliche Differenz in den bildgebenden Charakteristika werden ausgeprägt. Wird daher eine anamorphe Linse zur Verminderung der Feldkrümmung verwendet, kann man größeren Nutzen aus der Fähigkeit der Erfindung zur Bereitstellung befriedigender bildgebender Charakteristika ziehen.It should also be noted that those in Example 1 the imaging lens used is an anamorphic lens which is described in Main and subscanning devices have different axial powers  Has. This feature allows the correction of aberrations in the main scan direction regardless of the correction in the Subscanning device, giving greater scope to the optical Design is available that ensures that the curvature of the Field in both the main and subscan directions can be reduced while the ability to scan at uniform speed is improved. As before mentioned has the imaging lens used in Example 1 the advantage that the shape of the beam spot in the Main scan direction is only slightly deformed to satisfactory to obtain imaging characteristics. This enables the Providing an optical scanner with satisfactory imaging characteristics even then if the imaging lens is made of axially symmetric Surfaces is built up. A remarkable advantage of the Using an anamorphic imaging lens is that aberrational correction in the main scan direction independently performed by that in the subscanning direction can and that the field curvature continues in both scan directions can be reduced. If the field curvature is small, you can the beam will be dimmed to a diameter that is close is at the diffraction limit, and any deformation of the Beam spot or any difference in the imaging Characteristics are pronounced. Therefore, it becomes an anamorphic One can use lens to reduce field curvature greater benefit from the ability of the invention to Providing satisfactory imaging characteristics pull.

Wie oben erwähnt, fokussiert der Strahl auf die reflektierende Oberfläche des rotierenden Linsenspiegels im Subscanquerschnitt. Im betrachteten Beispiel sind der Ablenkpunkt und die Scanoberfläche im Subscanquerschnitt optisch konjugiert und daher bleibt, selbst falls der rotierende Linsenspiegel eine verkippende reflektierende Oberfläche hat, die Position des Strahlpunkts auf der Scanoberfläche in der Subscanrichtung unverändert und es tritt keine Versetzung der Scanzeile auf.As mentioned above, the beam focuses on the reflecting surface of the rotating lens mirror in the Subscan cut. In the example considered, these are Deflection point and the scan surface in the subscan section optically conjugated and therefore remains, even if the rotating lens mirror a tilting reflective Has the position of the beam spot on the surface  Scan surface in the subscanning direction unchanged and it there is no displacement of the scan line.

Zusätzlich ist die Austrittsoberfläche der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse so, daß sich die Krümmung über einen zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitt kontinuierlich längs der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse verändert. Mit diesem Designmerkmal kann die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts an jeder Stelle des effektiven Bereichs der bildgebenden Linse auf einen gewünschten Wert gesetzt werden, wodurch sichergestellt wird, daß die Feldkrümmung in Subscanrichtung vollständig korrigiert werden kann. Wie gerade erwähnt, trägt eine reduzierte Feldkrümmung dazu bei, die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung herauszustellen, befriedigende bildgebende Charakteristika bereitzustellen.In addition, the exit surface is that in Example 1 used imaging lens so that the curvature over a cross section parallel to the subscan section continuously along the main scanning direction in the effective Area of the imaging lens changed. With this Design feature can be the curvature of a subscan cut parallel cross section at any point of the effective Area of the imaging lens to a desired value are set, thereby ensuring that the Field curvature in the subscanning direction can be completely corrected can. As just mentioned, the field curvature is reduced contribute to the ability of the present invention to highlight satisfactory imaging characteristics to provide.

Es sollte erwähnt werden, daß die Oberfläche der bildgebenden Linse, wo die Krümmung in der Subscanrichtung sich verändert, nicht auf die Austrittsoberfläche beschränkt sein muß und die Krümmung der Eintrittsoberfläche in Subscanrichtung verändert werden kann. Alles, was zur Korrektur der Feldkrümmung in Subscanrichtung benötigt wird, ist nur ein Feiheitsgrad und die bildgebende Linse kann so ausgelegt sein, daß sich für zumindest eine der zwei Oberflächen (Eintritts- und Austrittsoberfläche) die Krümmung in Subscanrichtung verändert. Falls diese Bedingung erfüllt ist, kann die Krümmung der anderen Oberfläche in Subscanrichtung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.It should be mentioned that the surface of the imaging Lens where the curvature changes in the subscanning direction need not be limited to the exit surface and the The curvature of the entrance surface changed in the subscanning direction can be. Anything to correct field curvature in Subscanning is needed is only a degree of flexibility and the imaging lens can be designed so that for at least one of the two surfaces (entry and Exit surface) the curvature in the subscanning direction changed. If this condition is met, the Curvature of the other surface in the subscanning direction on one desired value can be set.

Die in Beispiel 1 verwendete bildgebende Linse wird so angepaßt, daß die Eintrittsoberfläche einen linearen Subscanquerschnitt hat, und sie ist eine bei Betrachtung durch den Subscanquerschnitt planokonvexe Linse. Eine bildgebende Linse, deren eine von zwei Oberflächen einen linearen Subscanquerschnitt hat, kann leicht zu reduzierten Kosten hergestellt werden. Falls eine Linse zwei optisch gekrümmte Oberflächen hat, wird die Genauigkeit der relativen Positionierung der beiden optischen Achsen dieser Oberflächen problematisch und eine Erreichung einer Ausrichtung der beiden optischen Achsen ist unbedingt erforderlich. Falls die bildgebende Linse bei Betrachtung durch den Subscanquerschnitt als eine planokonvexe Linse ausgebildet ist, ist die Erfüllung dieser Voraussetzung solange nicht nötig, wie der Subscanquerschnitt betroffen ist.The imaging lens used in Example 1 is so adjusted that the entry surface has a linear Has a subscan cut, and it is one under consideration through the subscan section of the planoconvex lens. A imaging lens, one of two surfaces one  linear subscan section can be easily reduced Costs are produced. If a lens is two optically has curved surfaces, the accuracy of the relative Positioning the two optical axes of these surfaces problematic and achieving an alignment of Both optical axes are absolutely necessary. if the imaging lens when viewed by the Subscan section formed as a planoconvex lens is, the fulfillment of this requirement is not as long necessary as the subscan cut is affected.

Wie oben bereits erwähnt, sind die zwei für Optiken in einem optischen Scanner nötigen Charakteristika die Fähigkeit zum Scannen mit konstanter Geschwindigkeit und die Flachheit einer Bildebene. Als weitere Voraussetzung kann man die Uniformität der Strahlpunktgröße hinzufügen. Da derzeitige Modelle von optischen Scannern eine hohe Scanning-Dichte und ein hohes Auflösungsvermögen haben müssen, besteht ein wachsender Bedarf an Sicherstellung einer konstanten Strahlpunktgröße im effektiven Scanningbereich. Um eine konstante Strahlpunktgröße herzustellen, muß sichergestellt werden, daß die Optiken eine konstante optische Vergrößerung haben.As mentioned above, the two are for optics in one Optical scanners require the ability to Scanning at constant speed and flatness an image plane. Another requirement is that Add beam spot size uniformity. Because current Models of optical scanners have a high scanning density and must have a high resolving power growing need to ensure a constant Beam spot size in the effective scanning area. To one Establishing a constant beam spot size must be ensured be that the optics have a constant optical magnification to have.

Es sei nunmehr der spezielle Fall der Bereitstellung einer konstanten optischen Auflösung in der Subscanrichtung erörtert. Im betrachteten Beispiel wird der Lichtstrahl im Subscanquerschnitt in der Umgebung der reflektierenden Oberfläche des rotierenden Linsenspiegels fokussiert, so daß eine konstante optische Vergrößerung zwischen dem bilderzeugenden Punkt nahe der reflektierenden Oberfläche und dem bilderzeugenden Punkt auf der Scanoberfläche sichergestellt wird.It is now the special case of providing one constant optical resolution in the subscanning direction discussed. In the example considered, the light beam in the Subscan section in the vicinity of the reflective Surface of the rotating lens mirror focused so that a constant optical magnification between the imaging point near the reflective surface and the imaging point on the scan surface is ensured.

Um die vorliegende Erörterung zu vereinfachen, sei angenommen, daß die bildgebende Linse 5 eine dünne Linse ist, wie in Fig. 10 gezeigt, wobei der rotierende Linsenspiegel weggelassen ist, da er keine Brechkraft in der Subscanrichtung hat. Auch sei folgendes angenommen: Der Abstand des strahlablenkenden Punkts P von der Scanoberfläche 6 sei a, der Abstand des strahlablenkenden Punkts P von der bildgebenden Linse 5 sei b, die Höhe über der optischen Achse im effektiven Bereich des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse 5 sei y, und die axiale Abweichung der bildgebenden Linse 5 bei Höhe y, bezogen auf den Schnittpunkt von bildgebender Linse 5 und der optischen Achse, sei Δz(y). Da die reflektierende Oberfläche des rotierenden Linsenspiegels im wesentlichen mit dem Strahlablenkpunkt P zusammenfällt, kann der letztere als der bilderzeugende Punkt angesehen werden. Die optische Vergrößerung β(y) des Strahls in der Subscanrichtung, der an der Position bei Höhe y über der optischen Achse passiert, ergibt sich zu:
To simplify the present discussion, assume that the imaging lens 5 is a thin lens, as shown in Fig. 10, with the rotating lens mirror omitted because it has no power in the subscanning direction. The following is also assumed: the distance of the beam-deflecting point P from the scanning surface 6 is a, the distance of the beam-deflecting point P from the imaging lens 5 is b, the height above the optical axis in the effective area of the main scan cross section of the imaging lens 5 is y, and the axial deviation of the imaging lens 5 at height y, based on the intersection of the imaging lens 5 and the optical axis, be Δz (y). Since the reflecting surface of the rotating lens mirror substantially coincides with the beam deflection point P, the latter can be regarded as the imaging point. The optical magnification β (y) of the beam in the subscanning direction, which passes at the position at height y above the optical axis, results in:

Laut einem Experiment, das die Erfinder durchgeführt haben, verlor das Auflösungsvermögen eines optischen Scanners seine Gleichförmigkeit, wenn der Strahldurchmesser um mehr als ±20 % schwankte, und ein Laserstrahldrucker produzierte Ausdrucke von verminderter Qualität, insbesondere in Mustern feiner Druckpunkte, die ungleichmäßige Dichten verursachten, zur Vermeidung dieses Problems wird die optische Vergrößerung β (y) in einer gewünschten Höhe y über der optischen Achse bezüglich der axialen (auf der Achse) optischen Vergrößerung β(0) zur Einhaltung der folgenden Bedingung ausgelegt:
According to an experiment carried out by the inventors, the resolving power of an optical scanner lost its uniformity when the beam diameter fluctuated by more than ± 20%, and a laser beam printer produced prints of reduced quality, especially in patterns of fine print dots that caused uneven densities, To avoid this problem, the optical magnification β (y) is designed at a desired height y above the optical axis with respect to the axial (on the axis) optical magnification β (0) to meet the following condition:

Unter Berechnung dieser Bedingung und unter Durchführung einer Annäherung erhält man:
By calculating this condition and performing an approximation, we get:

Daher kann ein optischer Scanner, der nicht nur Gleichförmigkeit der optischen Vergrößerung in der Subscanrichtung, sondern auch des Auflösungsvermögens bereitstellt, durch Einhaltung der folgenden Bedingung realisiert werden:
Therefore, an optical scanner that provides not only uniformity of the optical magnification in the subscanning direction but also the resolving power can be realized by observing the following condition:

wobei Δzi(y) die axiale Verschiebung der Linsenoberfläche Si der bildgebenden Linse bei Höhe y im effektiven Bereich des Hauptscanquerschnitts und bi der Abstand zwischen dem Ablenkpunkt und der Linsenoberfläche Si ist. Ein Laserdrucker, der einen solcherart verbesserten optischen Scanner beinhaltet, wird Drucke guter Qualität ohne ungleichmäßige Dichten erzeugen.where Δz i (y) is the axial displacement of the lens surface S i of the imaging lens at height y in the effective area of the main scan cross section and b i is the distance between the deflection point and the lens surface S i . A laser printer incorporating such an improved optical scanner will produce good quality prints without uneven densities.

Optik-Datenblätter für ein typisches Design eines das Konzept von Beispiel 1 verwendenden optischen Scanners werden in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Der Winkel, den der Linsenspiegel 4 vom Anfang bis zum Ende eines Scanzyklus durchläuft, sei als 2ω angegeben. Die Form der Blende in Diaphragma 7 ist elliptisch und hat die Ausdehnungen px und py in der Hauptscan- bzw. Subscanrichtung. Der Halbleiterlaser 1 emmitiert von Punkt S1, die Kollimatorlinse 2 hat eine Eintrittsoberfläche S2 und eine Austrittsoberfläche S3, die zylindrische Linse 3 hat eine Eintrittsoberfläche S4 und eine Austrittsoberfläche S5, der rotierende Linsenspiegel 4 hat eine Eintrittsoberfläche S6, eine reflektierende Oberfläche S7 und eine Austrittsoberfläche S8, die bildgebende Linse 5 hat eine Eintrittsoberfläche S9 und eine Austrittsoberfläche S10. Das Blendendiaphragma 7 fällt mit der Eintrittsoberfläche S2 der Kollimatorlinse 2 zusammen. Die Symbole der zugehörigen optischen Parameter in Tabelle 1 haben die folgende Bedeutung: ri, der Radius der Krümmung der iten Oberfläche Si; di, der axiale Abstand von der iten Oberflächen bis zur nächstgelegenen Oberfläche; n2, der refraktive Index der Kollimatorlinse 2, n4, der refraktive Index der zylindrischen Linse 5, n9, der refraktive index der bildgebenden Linse 5, n6 und n7, die refraktiven Indizes des rotierenden Linsenspiegels 4, rix, der Krümmungsradius einer anamorphen Linsenoberfläche in Subscanrichtung, riy, der Krümmungsradius einer anamorphen Linsenoberfläche in Hauptscanrichtung. Die Krümmungsradien der asphärischen Oberflächen sind als ihre Achsenwerte angegeben. Der Hauptscanquerschnitt der bildgebenden Linse hat eine asphärische Form, die ausgedrückt wird durch:
Optical data sheets for a typical design of an optical scanner using the concept of Example 1 are given in Tables 1 and 2. The angle through which the lens mirror 4 travels from the beginning to the end of a scan cycle is given as 2ω. The shape of the diaphragm in diaphragm 7 is elliptical and has the dimensions p x and p y in the main scanning and sub-scanning direction. The semiconductor laser 1 emits from point S 1 , the collimator lens 2 has an entry surface S 2 and an exit surface S 3 , the cylindrical lens 3 has an entry surface S 4 and an exit surface S 5 , the rotating lens mirror 4 has an entry surface S 6 , a reflective one Surface S 7 and an exit surface S 8 , the imaging lens 5 has an entry surface S 9 and an exit surface S 10 . The diaphragm 7 coincides with the entrance surface S 2 of the collimator lens 2 . The symbols of the associated optical parameters in Table 1 have the following meaning: r i , the radius of curvature of the it surface S i ; d i , the axial distance from the it surface to the nearest surface; n 2 , the refractive index of the collimator lens 2 , n 4 , the refractive index of the cylindrical lens 5 , n 9 , the refractive index of the imaging lens 5 , n 6 and n 7 , the refractive indices of the rotating lens mirror 4 , r ix , the Radius of curvature of an anamorphic lens surface in the subscanning direction, r iy , the radius of curvature of an anamorphic lens surface in the main scanning direction. The radii of curvature of the aspherical surfaces are given as their axis values. The main scan cross section of the imaging lens has an aspherical shape, which is expressed by:

In einem Koordinatensystem, in dem der Ursprung der Schnittpunkt der Linsenoberfläche mit der optischen Achse ist, erstreckt sich die z-Achse in axialer Richtung und die y-Achse in der zur optischen Achse senkrechten Hauptscanrichtung. Ki, Ai, Bi, Ci, Di, und Ei sind asphärische Koeffizienten. Die Austrittsoberfläche der bildgebenden Linse ist so, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitts im effektiven Bereich der bildgebenden Linse parallelen Querschnitts und der Krümmungsradius Ri ausgedrückt werden durch:
In a coordinate system in which the origin is the intersection of the lens surface with the optical axis, the z-axis extends in the axial direction and the y-axis in the main scanning direction perpendicular to the optical axis. K i , A i , B i , C i , D i , and E i are aspherical coefficients. The exit surface of the imaging lens is such that the curvature of a cross section parallel to the subscan section in the effective area of the imaging lens and the radius of curvature R i are expressed by:

Ri = rix + Aixy2 + Bixy4 + Cixy6 + Dixy8 + Eixy10
R i = r ix + A ix y 2 + B ix y 4 + C ix y 6 + D ix y 8 + E ix y 10

wobei Aix, Bix, Cix, Dix, und Eix Koeffizienten sind. where A ix , B ix , C ix , D ix , and E ix are coefficients.

Tabelle 1 Table 1

Tabelle 2Table 2

Fig. 11 ist ein Querschnitt des optischen Scanners gemäß Beispiel 1 in der Hauptscanrichtung, und Fig. 12 zeigt in Graphenform die Aberrationskurven, die mit dem optischen Scanner von Beispiel 1 erhalten werden. Der Graph für die Feldkrümmung zeigt die Aberration in der Hauptscanrichtung durch die gestrichelte Linie und die Aberration in der Subscanrichtung durch die durchgezogene Linie. Gemäß Übereinkunft ist die Scanninglinearität einer bildgebenden Linse durch die Abweichung der tatsächlichen Bildgröße von der idealen y = fΘ ausgedrückt. Jedoch ist in Beispiel 1, das den rotierenden Linsenspiegel 4 verwendet, die ideale Bildgröße nicht gleich fΘ. Deshalb wird eine äquivalente Darstellungsmethode alternativ benutzt, in der die Abweichung von der idealen Bildgröße Y = ξΘ als ein Prozentsatz ausgedrückt wird, wobei ξ das Maß der Veränderung an Bildgröße als eine Funktion des Rotationswinkels des Linsenspiegels 4 bezüglich paraxialer Einzelstrahlen ausgedrückt wird. Das Symbol ω bezeichnet einen Winkel, den der Linsenspiegel durchläuft, während der Strahlpunkt die Scanoberfläche vom Zentrum zu beiden Enden hin scannt. Fig. 11 is a cross section of the optical scanner according to Example 1 in the main scanning direction, and Fig. 12 shows in graph form the aberration curves obtained with the optical scanner of Example 1. The field curvature graph shows the aberration in the main scanning direction by the broken line and the aberration in the subscanning direction by the solid line. According to the agreement, the scanning linearity of an imaging lens is expressed by the deviation of the actual image size from the ideal y = fΘ. However, in Example 1 using the rotating lens mirror 4 , the ideal image size is not equal to fΘ. Therefore, an equivalent representation method is used alternatively, in which the deviation from the ideal image size Y = ξΘ is expressed as a percentage, where ξ the measure of the change in image size is expressed as a function of the angle of rotation of the lens mirror 4 with respect to paraxial individual rays. The symbol ω denotes an angle through which the lens mirror travels while the beam point scans the scanning surface from the center to both ends.

Wegen der Verwendung asphärischer Oberflächen war die einzelne bildgebende Linse zur effektiven Korrektur der Feldkrümmung in Hauptscanrichtung ausreichend, die innerhalb ±2 mm gehalten wurde, wie in Fig. 12 gezeigt. Die Restkrümmung des Feldes, welche mit einer Amplitude von etwa 1-2 mm variierte, war darauf zurückzuführen, daß über die Form des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse vermutet wurde, daß sie lediglich bis zu 12 Ordnungen von asphärischen Koeffizienten enthielte und das die Größenordnung der Feldkrümmung durch Verwendung asphärischer Koeffizienten höherer Ordnung weiter reduziert werden könnte.Because of the use of aspherical surfaces, the single imaging lens was sufficient to effectively correct the curvature of the field in the main scanning direction, which was kept within ± 2 mm, as shown in FIG . The residual curvature of the field, which varied with an amplitude of about 1-2 mm, was due to the fact that the shape of the main scan cross-section of the imaging lens was assumed to contain only up to 12 orders of aspherical coefficients and that the magnitude of the field curvature could be further reduced by using higher order aspherical coefficients.

Die Austrittsoberfläche der bildgebenden Linse 5 war so, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts sich in der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse 5 kontinuierlich veränderte, was zur effektiven Korrektur der Feldkrümmung in Subscanrichtung beitrug, welche innerhalb eines sehr kleinen Bereiches von ±0,2 mm gehalten wurde, wie ebenfalls in Fig. 12 gezeigt.The exit surface of the imaging lens 5 was such that the curvature of a cross section parallel to the subscanning section changed continuously in the main scanning direction in the effective area of the imaging lens 5 , which contributed to the effective correction of the field curvature in the subscanning direction, which within a very small range of ± 0 , 2 mm was held, as also shown in FIG .

Das Maß der Krümmungsänderung ρ durch den Hauptscanquerschnitt der bildgebenden Linse 5 und andere verwandte Parameter sind in der Beziehung enthalten, die ausgedrückt wird durch:
The amount of change in curvature ρ by the main scan cross-section of the imaging lens 5 and other related parameters are included in the relationship expressed by:

Wie der Graph von Fig. 13 zeigt, variiert diese Beziehung mit der Höhe eines Bildes auf der Scanoberfläche, deren absoluter Wert maximal 1,1 beträgt. Die Beziehung ist für die Summe der zwei asphärischen Oberflächen S9 und S10 und die Werte der entsprechenden Parameter in der Beziehung sind unten aufgelistet. As the graph of Fig. 13 shows, this relationship varies with the height of an image on the scanning surface, the absolute value of which is at most 1.1. The relationship is for the sum of the two aspherical surfaces S 9 and S 10 and the values of the corresponding parameters in the relationship are listed below.

Tabelle 3 Table 3

Der Subscanquerschnitt der bildgebenden Linse 5 hat oben und unten eine Rippe, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Dicke t der Linse betrug 5,5 mm und ihre Höhe 14 mm. Da h/t 2,8, gab es keine Verschiebung des Brennpunktes und die bildgebenden Charakteristika der Linse waren befriedigend.The subscan section of the imaging lens 5 has a rib at the top and bottom, as shown in FIG. 9. The thickness t of the lens was 5.5 mm and its height 14 mm. Since h / t 2.8, there was no focus shift and the imaging characteristics of the lens were satisfactory.

Die Dicke der bildgebenden Linse 5 in ihrem effektiven Bereich in der axialen Richtung war maximal (tmax) 5,5 mm und minimal (tmin) 3,9 mm. Da tmax/tmin 1,41, ist die bildgebende Linse 5 von einheitlicher Dicke, was den glatten und gleichmäßigen Fluß eines geschmolzenen Polymers während des Gießens der Linse aus Kunststoff bei praktisch vollständiger Abwesenheit von interner Streuung gewährleistet.The thickness of the imaging lens 5 in its effective area in the axial direction was a maximum (t max ) 5.5 mm and a minimum (t min ) 3.9 mm. Since t max / t min 1.41, the imaging lens 5 is of uniform thickness, which ensures the smooth and uniform flow of a molten polymer during the molding of the plastic lens with virtually no internal scatter.

Der der bildgebenden Linse 5 zugeführte Strahl war konvergent und hatte einen Brennpunkt, der 213,86 mm von ihrer Eintrittsfläche entfernt, zur Scanoberfläche hin gelegen war. Daher brauchte die bildgebende Linse 5 nur eine kleine Brechungskraft in der Hauptscanrichtung, was zur Gleichförmigkeit der Dicke der Linse beiträgt.The beam supplied to the imaging lens 5 was convergent and had a focal point located 213.86 mm from its entrance surface towards the scanning surface. Therefore, the imaging lens 5 needs only a small refractive power in the main scanning direction, which contributes to the uniformity of the thickness of the lens.

Diw Beträge an axialer Versetzung der Oberflächen der bildgebenden Linse 5 werden ausgedrückt durch:
The amounts of axial displacement of the surfaces of the imaging lens 5 are expressed by:

Wie der Graph von Fig. 14 zeigt, verändert sich dieser Ausdruck innerhalb des effektiven Bereichs der Linse und ihr Absolutwert ist maximal 0,18. Die in der Subscanrichtung aufgetretene Abweichung der Strahlpunktgröße hielt sich innerhalb von ±10% (s. Fig. 15), was die Gleichmäßigkeit der Auflösung anzeigt.As the graph of Fig. 14 shows, this expression changes within the effective range of the lens and its absolute value is 0.18 at the maximum. The deviation in the beam spot size that occurred in the subscanning direction was within ± 10% (see FIG. 15), which indicates the uniformity of the resolution.

Falls notwendig, kann die Auflösung gleichmäßiger gemacht werden. Bei der in Beispiel 1 verwendeten bildgebenden Linse 5 war nur die Austrittsoberfläche angepaßt, so daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitts parallelen Querschnitts sich in Hauptscanrichtung kontinuierlich veränderte. Falls beide Oberflächen der bildgebenden Linse 5 zur Erfüllung dieser Bedingung angepaßt sind, kann die Freiheit im optischen Design durch einen zusätzlichen Grad in Subscanrichtung vergrößert werden, um sicherzustellen, daß die Strahlpunktgröße in der Subscanrichtung vollständig konstant gemacht werden kann. Dies soll unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen illustriert werden. Gemäß dem auf den vorhergehenden Seiten diskutierten Design, wird die bildgebende Linse 5 gebogen, wie in Fig. 11 gezeigt, und die Linie, welche die Hauptpunkte in Querschnitten, die parallel zum Subscanquerschnitt sind, verbindet, ist ebenfalls im wesentliche konform mit der Biegeform der Linse gebogen; obwohl dies keine praktischen Probleme aufwirft, variiert die Vergrößerung der bildgebenden Linse 5 etwas in der Subscanrichtung. Falls jedoch die Krümmungsradien beider Oberflächen der bildgebenden Linse 5 in jeglichem, zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitt auf gewünschte Werte gesetzt werden können, kann auch der Hauptpunkt H durch Biegen auf eine gewünschte Position gesetzt werden, wie in den Fig. 16a-16e gezeigt. Basierend auf dieser Idee kann der Krümmungsradius in Subscanrichtung solcherart gesetzt werden, daß die Verbindung der Hauptpunkte in jeglichem zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitt eine zur optischen Achse senkrechte, gerade Linie erzeugt; solcherart kann die optische Vergrößerung der bildgebenden Linse 5 in Subscanrichtung vollständig konstant über den effektiven Scanbereich gemacht und außerdem eine konstante Strahlpunktgröße erreicht werden.If necessary, the resolution can be made more even. In the imaging lens 5 used in Example 1, only the exit surface was adapted, so that the curvature of a cross section parallel to the subscan section changed continuously in the main scanning direction. If both surfaces of the imaging lens 5 are adapted to meet this condition, the freedom in the optical design can be increased by an additional degree in the subscanning direction to ensure that the beam spot size in the subscanning direction can be made completely constant. This will be illustrated with reference to the accompanying drawings. According to the design discussed on the previous pages, the imaging lens 5 is bent as shown in Fig. 11 and the line connecting the main points in cross sections which are parallel to the subscan section is also substantially conforming to the bending shape of FIG Curved lens; although this poses no practical problems, the magnification of the imaging lens 5 varies somewhat in the subscanning direction. However, if the radii of curvature of both surfaces of the imaging lens 5 can be set to desired values in any cross section parallel to the subscan section, the main point H can also be set to a desired position by bending, as shown in Figs. 16a-16e. Based on this idea, the radius of curvature in the subscanning direction can be set in such a way that the connection of the main points in any cross section parallel to the subscanning section produces a straight line perpendicular to the optical axis; in this way, the optical enlargement of the imaging lens 5 in the subscanning direction can be made completely constant over the effective scanning area and a constant beam spot size can also be achieved.

Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines optischen Scanners gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein von einem Halbleiterlaser 1 ausgesandter Lichtstrahl wird an einem Blendendiaphragma 7 abgeblendet, mittels Kollimatorlinse 2 in einen parallelen Strahl verwandelt und der Fokussierwirkung einer zylindrischen Linse 3 nur in der Subscanrichtung unterworfen. Der Strahl fällt auf eine reflektierende Oberfläche eines rotierenden, als Ablenkmittel dienenden, polygonalen Spiegels 8. Bildformung tritt nur in der Subscanrichtung nahe der reflektierenden Oberfläche, die den Strahl reflektiert, auf. Der Strahl wird abgelenkt, während der polygonale Spiegel rotiert. Der abgelenkte Strahl wird der Fokussierwirkung einer bildgebenden Linse 5 unterworfen und bildet einen Strahlpunkt auf der Scanoberfläche 6. Fig. 17 is a perspective view according to Example 2 of the present invention showing the structure of an optical scanner. , A beam emitted from a semiconductor laser 1 light beam is stopped down to a Blendendiaphragma 7, transformed by the collimator lens 2 into a parallel beam and subjected to the focusing action of a cylindrical lens 3, only in the sub-scanning. The beam strikes a reflecting surface of a rotating polygonal mirror 8 serving as a deflecting means. Image formation only occurs in the sub-scan direction near the reflective surface that reflects the beam. The beam is deflected as the polygonal mirror rotates. The deflected beam is subjected to the focusing effect of an imaging lens 5 and forms a beam spot on the scanning surface 6 .

Optik-Datenblätter für ein typisches Design eines das Konzept von Beispiel 2 beinhaltenden optischen Scanners werden in den Tabellen 4 und 5 angegeben. Der Winkel, den der polygonale Spiegel 8 vom Anfang bis zum Ende eines Scanzyklus durchläuft, wird mit 2ω angegeben. Die Form der Blende im Diaphragma 7 ist elliptisch und hat die Größen px und py in der Haupt- bzw. Subscanrichtung. Der Halbleiterlaser emittiert von Punkt S1, die Kollimatorlinse 2 hat eine Eintrittsoberfläche S2 und eine Austrittsoberfläche S3, die zylindrische Linse 3 hat eine Eintrittsoberfläche S4 und eine Austrittsoberfläche S5; der rotierende polygonale Spiegel 8 hat eine Vielzahl von reflektierenden Oberflächen S6, die bildgebende Linse 5 hat eine Eintrittsoberfläche S7 und eine Austrittsoberfläche S8. Optical data sheets for a typical design of an optical scanner incorporating the concept of Example 2 are given in Tables 4 and 5. The angle through which the polygonal mirror 8 travels from the beginning to the end of a scan cycle is indicated by 2ω. The shape of the diaphragm in the diaphragm 7 is elliptical and has the sizes p x and p y in the main and sub scan direction. The semiconductor laser emits from point S 1 , the collimator lens 2 has an entry surface S 2 and an exit surface S 3 , the cylindrical lens 3 has an entry surface S 4 and an exit surface S 5 ; the rotating polygonal mirror 8 has a plurality of reflecting surfaces S 6 , the imaging lens 5 has an entrance surface S 7 and an exit surface S 8 .

Das Blendendiaphragma 7 fällt mit der Eingangsoberfläche S2 der Kollimatorlinse 2 zusammen. Die Symbole der entsprechenden optischen Parameter in Tabelle 4 haben die folgenden Bedeutungen: ri, der Krümmungsradius der iten Oberfläche S1; di, der axiale Abstand zwischen der iten Oberfläche und der nächstliegenden Oberfläche; n2, der refraktive Index der Kollimatorlinse 2, nz4, der refraktive Index der zylindrischen Linse 3, n7, der refraktive Index der bildgebenden Linse 5, rix, der Krümmungsradius einer anamorphen Linsenoberfläche in der Subscanrichtung; riy, der Krümmungsradius der anamorphen Linsenoberfläche in der Hauptscanrichtung. Die Krümmungsradien der asphärischen Oberflächen sind durch axiale Werte ausgedrückt. Die Form des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse 5 ist sowohl auf der Eintrittsoberfläche als auch auf der Austrittsoberfläche asphärisch. Die Austrittsoberfläche der bildgebenden Linse ist so, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitts parallelen Querschnitts in der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse 5 kontinuierlich variiert. Die Form der Oberflächen der bildgebenden Linse 5 wird durch die gleiche Formel ausgedrückt wie in Beispiel 1. The diaphragm 7 coincides with the input surface S 2 of the collimator lens 2 . The symbols of the corresponding optical parameters in Table 4 have the following meanings: r i , the radius of curvature of the it surface S 1 ; d i , the axial distance between the iten surface and the closest surface; n 2 , the refractive index of the collimator lens 2 , nz 4 , the refractive index of the cylindrical lens 3 , n 7 , the refractive index of the imaging lens 5 , r ix , the radius of curvature of an anamorphic lens surface in the subscanning direction; r iy , the radius of curvature of the anamorphic lens surface in the main scanning direction. The radii of curvature of the aspherical surfaces are expressed by axial values. The shape of the main scan cross section of the imaging lens 5 is aspherical both on the entrance surface and on the exit surface. The exit surface of the imaging lens is such that the curvature of a cross section parallel to the subscan section in the main scanning direction varies continuously in the effective region of the imaging lens 5 . The shape of the surfaces of the imaging lens 5 is expressed by the same formula as in Example 1.

Tabelle 4 Table 4

Tabelle 5 Table 5

Fig. 18 ist ein Querschnitt durch einen optischen Scanner gemäß Beispiel 2 in Hauptscanrichtung und Fig. 19 zeichnet als Graph die mit dem optischen Scanner gemäß Beispiel 2 erhaltenen Aberrationskurven auf. Aufgrund der Verwendung asphärischer Oberflächen war die einzelne bildgebende Linse 5 für eine effektive Korrektur der Feldkrümmung in Hauptscanrichtung ausreichend, die, wie in Fig. 19 gezeigt, innerhalb von ±2,1 mm gehalten wurde. Die Austrittsoberfläche der bildgebenden Linse 5 war so, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitts parallelen Querschnitts längs der Hauptscanrichtung im effektiven Bereich der bildgebenden Linse 5 kontinuierlich variierte, was zur effektiven Korrektur der Feldkrümmung in Subscanrichtung, die innerhalb des sehr kleinen Bereichs von ±0,1 mm gehalten wurde, beitrug, wie ebenfalls in Fig. 19 gezeigt. Fig. 18 is a cross-sectional drawing by an optical scanner according to Example 2 in the main scanning direction and Fig. 19 as a graph of the aberration curves obtained with the optical scanner according to Example 2. Due to the use of aspherical surfaces, the single imaging lens 5 was sufficient for an effective correction of the curvature of the field in the main scanning direction, which, as shown in FIG. 19, was kept within ± 2.1 mm. The exit surface of the imaging lens 5 was such that the curvature of a cross section parallel to the subscan section along the main scanning direction varied continuously in the effective area of the imaging lens 5 , which effectively corrected the field curvature in the subscanning direction within the very small range of ± 0.1 mm was contributed, as also shown in FIG. 19.

Das Maß der Krümmungsänderung ρ durch den Hauptscanquerschnitt der bildgebenden Linse 5 und andere verwandte Parameter sind in der Beziehung enthalten, die ausgedrückt wird durch:
The amount of change in curvature ρ by the main scan cross-section of the imaging lens 5 and other related parameters are included in the relationship expressed by:

Wie der Graph in Fig. 20 zeigt, variiert diese Beziehung mit der Höhe eines Bildes auf der Scanoberfläche und hat einen absoluten Wert von maximal 0,12. Die Beziehung gilt für die Summe der zwei asphärischen Oberflächen S7 und S8 und die Werte der entsprechenden Parameter sind unten aufgelistet. As the graph in Fig. 20 shows, this relationship varies with the height of an image on the scanning surface and has an absolute value of 0.12 at most. The relationship applies to the sum of the two aspherical surfaces S 7 and S 8 and the values of the corresponding parameters are listed below.

Tabelle 6 Table 6

Die Werte an axialer Verschiebung der Oberflächen der bildgebenden Linse 5 werden ausgedrückt durch:
The axial displacement values of the surfaces of the imaging lens 5 are expressed by:

Wie der Graph der Fig. 21 zeigt, variiert dieser Ausdruck innerhalb des effektiven Bereichs der Linse und sein absoluter Wert ist nicht größer als maximal 0,2. Die Veränderung in der Strahlpunktgröße, die in der Subscanrichtung auftrat, wurde innerhalb von ±2% gehalten (s. Fig. 22), was die Gleichförmigkeit der Auflösung anzeigt.As the graph of Fig. 21 shows, this expression varies within the effective range of the lens and its absolute value is not larger than 0.2 at the maximum. The change in beam spot size that occurred in the subscanning direction was kept within ± 2% (see Fig. 22), indicating the uniformity of the resolution.

Der optische Scanner gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur bei Laserdruckern anwendbar, sondern auch bei Bildeingabegeräten zur Verwendung mit bilderzeugenden Apparaten wie z. B. digitalen Kopierern, Faxsimile-Ausrüstung und Laserscan-Anzeigen, wie auch mit optischen Symbollasern und Laserausrüstung zur Oberflächenbegutachtung, wobei die herausragenden Vorteile ebenso erreicht werden können.The optical scanner according to the present invention is not only applicable to laser printers, but also to Image input devices for use with imaging devices Apparatus such. B. digital copiers, fax simile equipment and laser scan displays, as well as with optical symbol lasers and laser equipment for surface inspection, the outstanding advantages can also be achieved.

Wie auf den vorstehenden Seiten beschrieben, bietet der optische Scanner gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden bemerkenswerten Vorteile.As described on the previous pages, the optical scanners according to the present invention following remarkable advantages.

Die Deformation eines Stahlpunktes kann bis auf ein Niveau unterdrückt werden, das keine praktischen Problem verursacht. The deformation of a steel point can be up to a level be suppressed, which does not cause any practical problem.  

Die Strahlpunktgröße kann konstant gehalten werden, was für die gleichförmige Auflösung des optischen Scanners hilfreich ist.The beam spot size can be kept constant, what the uniform resolution of the optical scanner is helpful is.

Die Refraktivindexverteilung wird in einer zur Strahlenweg senkrechten Richtung reduziert, was effektiv beim Verhindern der Verschiebung des Brennpunktes oder der Beeinträchtigung der bildgebenden Charakteristika ist.The refractive index distribution becomes a radiation path vertical direction is reduced, which is effective in preventing the focus shift or impairment of the imaging characteristics.

Die Tendenz eines geschmolzenen synthetischen Polymers, während des Linsengußes ungleichmäßig zu fließen, wird gehemmt, um die Herstellung von Linsen guter Charakteristika, die frei von der Entwicklung interner Streuung sind, zu ermöglichen.The tendency of a melted synthetic polymer to flow unevenly during lens pouring inhibited the production of lenses of good characteristics, that are free from the development of internal dispersion, too enable.

Die bildgebende Linse benötigt nur noch eine kleine Brechkraft und demzufolge kann die Dicke der Linse bis nahe zur Gleichförmigkeit gebracht werden, was vom Standpunkt der Produktivität und Kosten aus sehr vorteilhaft ist.The imaging lens only needs a small one Refractive power and consequently the thickness of the lens can be up to close be brought to uniformity from the standpoint of Productivity and cost is very beneficial.

Die Korrektur von Aberrationen in der Hauptscanrichtung kann unabhängig von der Korrektur in Subscanrichtung durchgeführt werden, was zu einem größeren Freiheitsgrad beim optischen Design beiträgt. Als Ergebnis davon kann die Feldkrümmung in sowohl Haupt- als auch Subscanrichtung bis auf kleine Grade unterdrückt werden und gleichzeitig wird die Scaneigenschaft bei gleichförmiger Geschwindigkeit verbessert.The correction of aberrations in the main scanning direction can performed regardless of the correction in the subscanning direction become what a greater degree of freedom in optical Design contributes. As a result, the field curvature in both main and subscan directions down to small degrees be suppressed and at the same time the scanning property improved at uniform speed.

Die Position eines Strahlpunktes auf der Scanoberfläche in Subscanrichtung ändert sich selbst dann nicht, wenn der rotierende polygonale Spiegel oder Linsenspiegel eine verkippende reflektierende Oberfläche hat, und demzufolge kann eine Versetzung der Scanzeile verhindert werden.The position of a beam spot on the scan surface in Subscanning direction does not change even if the rotating polygonal mirrors or lens mirrors one has tilting reflective surface, and consequently a shift of the scan line can be prevented.

Die Krümmung eines zum Subscanquerschnitts parallelen Querschnitts kann an jeder Stelle im effektiven Bereich der bildgebenden Linse auf einen gewünschten Wert gesetzt werden, was eine vollständige Korrektur der Feldkrümmung, die in der Subscanrichtung auftreten kann, erlaubt.The curvature of a parallel to the subscan section  Cross section can be anywhere in the effective range of imaging lens can be set to a desired value what a complete correction of the field curvature that in the Subscanning may occur.

Die bildgebende Linse läßt sich einfach herstellen, was zu verminderten Produktionskosten beiträgt. Außerdem gibt es keinen Bedarf mehr, eine hohe Präzision in der relativen Position der optischen Achsen der zwei Linsen einzuhalten oder eine Ausrichtung zwischen den zwei optischen Achsen zu erreichen. Dies ist von großem Nutzen vom Standpunkt einer effizienten Montage und Linsenpräzision.The imaging lens is easy to make what to contributes to reduced production costs. There is also no more need, high precision in the relative Adhere to the position of the optical axes of the two lenses or an alignment between the two optical axes to reach. This is of great benefit from a standpoint efficient assembly and lens precision.

Der Freiheitsgrad in optischen Design kann in der Subscanrichtung weiter erhöht werden, was bei der Erzeugung von wirklich konstanten Bildpunktgrößen in der Subscanrichtung hilft.The degree of freedom in optical design can be in the Subscan direction can be further increased, which in the generation of really constant pixel sizes in the Subscanning helps.

Claims (10)

1. Optischer Scanner, mit
einer Lichtquelle (1) zur Abstrahlung eines Lichtstrahles;
einem Ablenkmittel (4), das den Strahl ablenkt, während es mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit rotiert; und
einer bildgebenden Linse (5) mit asphärischen Oberflächen in einem Hauptscanquerschnitt zur Bildung eines Strahlpunktes auf einer Scanoberfläche durch Fokussierung des Lichtstrahls, der vom Ablenkmittel (4) abgelenkt worden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die asphärischen Oberflächen der bildgebenden Linse (5) in Bezug auf die Parameter e, n, w, und ρ die folgenden Bedingungen erfüllen:
wobei die Beziehung
gilt, und
ci(vi): Krümmung der Linsenoberfläche Si auf Höhe vi über der optischen Achse;
ei: Abstand zwischen Linsenoberfläche Si und der Scanoberfläche;
g: Hauptscanradius des Strahlpunktes bei Nullbildhöhe;
ni: refraktiver Index der die Linsenoberfläche Si bildenden, bildgebenden Linse;
Si: i-te Linsenoberfläche;
ui: Koeffizient, der anzeigt, ob die Linsenoberfläche Si eine Eintritts- oder eine Austrittsoberfläche ist;
ui = 1 (Eintrittsoberfläche)
ui = -1 (Austrittsoberfläche)
vi(ys): Höhe eines Punktes, an dem der Hauptstrahl bei einer Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert, über der optischen Achse;
wi: Hauptscanquerschnittsradius eines Lichtstrahls auf der Linsenoberfläche Si, der längs der optischen Achse der Linsenoberfläche Si läuft;
y: Koordinate, welche die Höhe über der optischen Achse in der Hauptscanrichtung darstellt;
ys: Bildhöhe auf der Scanoberfläche; und
ρi(ys): Maß der Änderung der Krümmung an dem Punkt, wo der Hauptstrahl bei der Bildhöhe ys die Linsenoberfläche Si durchquert, berechnet durch Ableitung der Krümmung ci nach y,
bedeuten.
1. Optical scanner, with
a light source ( 1 ) for emitting a light beam;
deflecting means ( 4 ) which deflect the beam as it rotates at a uniform angular velocity; and
an imaging lens ( 5 ) with aspherical surfaces in a main scan cross section to form a beam spot on a scan surface by focusing the light beam which has been deflected by the deflection means ( 4 ),
characterized by
that the aspherical surfaces of the imaging lens ( 5 ) with respect to the parameters e, n, w, and ρ meet the following conditions:
being the relationship
applies, and
c i (v i ): curvature of the lens surface S i at height v i above the optical axis;
e i : distance between lens surface S i and the scan surface;
g: main scanning radius of the beam spot at zero image height;
n i : refractive index of the imaging lens forming the lens surface S i ;
S i : i th lens surface;
u i : coefficient indicating whether the lens surface S i is an entrance or an exit surface;
u i = 1 (entrance surface)
u i = -1 (exit surface)
v i (y s ): height of a point at which the main beam crosses the lens surface S i at an image height y s above the optical axis;
w i : main scan cross-sectional radius of a light beam on the lens surface S i , which runs along the optical axis of the lens surface S i ;
y: coordinate representing the height above the optical axis in the main scanning direction;
y s : image height on the scanning surface; and
ρ i (y s ): measure of the change in curvature at the point where the main beam at image height y s crosses the lens surface S i , calculated by deriving the curvature c i to y,
mean.
2. Optischer Scanner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin die folgende Bedingung in einem Bereich des Hauptscanquerschnitts der Linsenoberfläche Si der bildgebenden Linse erfüllt:
wobei
Δzi(y): die axiale Verschiebung der Linsenoberfläche Si in einer Höhe y über der optischen Achse,
bi: der Abstand zwischen einem ablenkenden Punkt des Ablenkmittels und der Linsenoberfläche Si, und
a: der Abstand des Ablenkpunktes zur Scanoberfläche
ist.
2. Optical scanner according to claim 1, characterized in that it further fulfills the following condition in a region of the main scan cross section of the lens surface S i of the imaging lens:
in which
Δz i (y): the axial displacement of the lens surface S i at a height y above the optical axis,
b i : the distance between a deflecting point of the deflecting means and the lens surface S i , and
a: the distance from the deflection point to the scan surface
is.
3. Optischer Scanner gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin die folgende Bedingung in einem Subscanquerschnitt der bildgebenden Linse erfüllt:
h/t < 2
wobei
t: eine Dicke der bildgebenden Linse in einer Richtung der optischen Achse, und
h: die Höhe der bildgebenden Linse in Subscanrichtung
ist.
3. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that it further fulfills the following condition in a subscan section of the imaging lens:
h / t <2
in which
t: a thickness of the imaging lens in an optical axis direction, and
h: the height of the imaging lens in the subscanning direction
is.
4. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin die folgende Bedingung in einem Bereich des Hauptscanquerschnitts der bildgebenden Linse erfüllt:
tmax/tmin < 2
wobei
tmax: die Maximaldicke der bildgebenden Linse (5) in einer Richtung der optischen Achse, und
tmin: die Minimaldicke der bildgebenden Linse (5) in Richtung der optischen Achse
ist.
4. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that it further fulfills the following condition in a region of the main scan cross section of the imaging lens:
t max / t min <2
in which
t max : the maximum thickness of the imaging lens ( 5 ) in a direction of the optical axis, and
t min : the minimum thickness of the imaging lens ( 5 ) in the direction of the optical axis
is.
5. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die bildgebende Linse (5) einfallende Lichtstrahl in Hauptscanrichtung konvergent ist.5. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the light beam incident on the imaging lens ( 5 ) is convergent in the main scanning direction. 6. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Linse (5) unterschiedliche Brechungskraft in Haupt- und Subscanrichtung aufweist.6. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging lens ( 5 ) has different refractive powers in the main and subscanning direction. 7. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkpunkt und die Scanoberfläche (6) in Subscanrichtung optisch konjugiert sind.7. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that a deflection point and the scanning surface ( 6 ) are optically conjugated in the subscanning direction. 8. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts sich in der Hauptscanrichtung in einem Bereich der bildgebenden Linse (5) in zumindest einer ihrer Oberflächen kontinuierlich verändert.8. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the curvature of a cross section parallel to the subscan section changes continuously in the main scanning direction in a region of the imaging lens ( 5 ) in at least one of its surfaces. 9. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Subscanquerschnitt in zumindest einer der Oberflächen der bildgebenden Linse (5) gerade ist.9. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the subscanner cut in at least one of the surfaces of the imaging lens ( 5 ) is straight. 10. Optischer Scanner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung eines zum Subscanquerschnitt parallelen Querschnitts sich in der Hauptscanrichtung in einem Bereich der bildgebenden Linse (5) in ihren beiden Oberflächen kontinuierlich verändert.10. Optical scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the curvature of a cross section parallel to the subscan section changes continuously in the main scanning direction in a region of the imaging lens ( 5 ) in its two surfaces.
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